[发明专利]一种基于递阶控制的能量管理系统

说明书

本发明公开了一种基于递阶控制的能量管理系统，包括GPS模块、工况预测模块、能量管理单元、执行控制单元和蓄电池状态估计单元，所述GPS模块将路况信息发送给工况预测模块，且工况预测模块包括行驶工况识别单元和车辆行驶状态转移概率矩阵。本发明引入分层递阶控制原理建立纯电动汽车能力管理系统，且该系统包含两个层级的控制策略，顶层策略为能量管理策略，采用马尔科夫决策理论建立能量优化管理模型，负责监控整个纯电动汽车动力系统的能量流动，根据系统当前的状态来确定电机的目标功率，底层决策为执行控制单元，根据系统当前状态来进行功率分配和电机控制，满足纯电动汽车动力性要求。

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种基于递阶控制的能量管理系统。

背景技术

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源，随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视，新能源汽车是新能源应用的一种形式，又称电动汽车，是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，电动汽车的种类包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车，但是现阶段动力电池性能仍然存在技术瓶颈，随着动力电池性能的衰退，纯电动汽车续航里程发生明显缩短，尤其是在频繁起步、加速、制动等城市行驶工况下，电动汽车的能耗增加、续航里程明显缩短，严重限制了纯电动汽车的使用，为此，我们提出一种基于递阶控制的能量管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于递阶控制的能量管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于递阶控制的能量管理系统，所述能量管理系统应用于蓄电池和超级电容共同供电的纯电动汽车，其中，包括工况预测单元、能量管理单元、执行控制单元；

所述工况预测单元与所述能量管理单元连接，所述能量管理单元与所述执行控制单元电连接；

所述工况预测单元用于获取当前路况信息、车辆状态信息，并根据当前路况信息和车辆状态信息识别当前行驶工况，构建当前时刻的车辆行驶状态转移概率矩阵；

所述能量管理单元用于根据当前时刻的车辆行驶状态转移概率矩阵计算最佳功率分配比；

所述执行控制单元用获取车辆加速信号、制动信号、扭矩信号和所述最佳功率分配比，计算所述蓄电池目标输出功率和所述超级电容目标输出功率，并按所述蓄电池目标输出功率控制所述蓄电池供电、按所述超级电容目标输出功率控制所述超级电容供电。

如上所述的基于递阶控制的能量管理系统，其中，可选的是，所述能量管理单元包括基于马尔可夫决策的优化管理模型，所述基于马尔可夫决策的优化管理模型用于根据车辆行驶状态转移概率矩阵计算最佳功率分配比。

如上所述的基于递阶控制的能量管理系统，其中，可选的是，所述执行控制单元包括功率分配及电机控制模块、DC/DC转换器、主继电器和电机；

所述功率分配及电机控制模块、所述DC/DC转换器、所述主继电器和所述电机顺次连接，所述超级电容与所述DC/DC转换器电连接，所述动力电池与所述主继电器电连接；

所述功率分配及电机控制模块用于获取车辆加速信号、制动信号、扭矩信号和最佳功率分配比，并以PWM波的形式输出控制信号到DC/DC转换器，以实现所述超级电容与所述蓄电池按所述最佳功率分配比给所述电机供电。

如上所述的基于递阶控制的能量管理系统，其中，可选的是，还包括，所述蓄电池状态估计单元分别与所述能量管理单元和所述执行控制单元电连接；