[发明专利]一种混合动力车的能量管理方法、装置和系统

说明书

本发明提出了一种混合动力车的能量管理方法、装置和系统，该方法包括建立道路识别数据库、循环行驶识别数据库和驾驶风格数据库；接收油门踏板和制动踏板信号，根据踏板开度得到整车功率需求；根据整车功率需求以道路识别、循环行驶、驾驶风格和预测功率范围的理想时间长度作为模糊逻辑算法的输入，标定不同行驶工况作为模糊规则，输出预测范围内汽车的需求功率；根据需求功率，运行规划方法分配汽车对发动机和电机的需求功率。基于该方法，还提出了一种混合动力车的能量管理系统和装置，本发明在原始控制策略中加入预测未来汽车运转功率的情况，再进行实时动态规划算法，对发动机和电机的需求功率分配，达到长时间的最优功率分配。

技术领域

本发明属于车辆技术领域，特别涉及一种混合动力车的能量管理方法、装置和系统。

背景技术

目前，由内燃机和电机组成的混合动力汽车已经成为传统内燃机汽车的可行替代品。混合动力汽车整体性能包括燃油经济性和减少排放，取决于汽车各部件的效率和部件之间的协调，也就是说，混合动力汽车的能量管理策略在改善燃油经济性和减少排放两方面起着非常重要的作用。尽管混合动力牵引车的结构各有不同，但是能量管理策略的目的都是追求最大的燃油经济性，最小的排放和最低的系统成本。关于混合动力车的能量管理需要考虑的因素包括：第一，优化发动机的工作点/工作区间：发动机的工作点设置在转矩速度特性曲线上的最优工作点，曲线根据发动机燃油经济性和排放的数据绘制，同时要平衡好燃油经济性和排放。第二、发动机动力的最小化：发动机的工作速度控制在任何快速波动都可以避免的情况下，从而使发动机的动力最小化。第三、发动机空转时间的最小化：为改善燃油经济性和减少排放，应当使发动机的空转时间最小化。第四、优化发动机的开关时间：发动机开关时间的优化使一种利用混合动力汽车的双动力优势，从驾驶员的习惯，道路条件，天气和交通情况等方面进行的一种优化方式。第五、最大程度地获得再生能量：优化设置电池系统的SOC状态，从而根据驾驶员的习惯，天气，道路条件和交通状况最大程度地获得再生能量。第六、优化电池系统的SOC工作区间(荷电状态)：对SOC工作区间和变化速度进行优化，从而平衡电池的寿命和混合动力汽车的燃油经济性。第七、优化电机的工作区间：设置电机在转矩速度特性曲线上的最优化工作区间，此时系统整体效率处于最优状态。第八、遵循零排放政策:在某些区域，混合动力汽车需要以纯电动模式工作，混动车辆驾驶模式必须有手动或自动都满足。所以最具重要和最具挑战的是实时最优化地分配汽车对内燃机和电机需求动力的分配。

目前，针对混动牵引车只是根据汽车当前的工作条件，例如电池系统当前的电量，汽车的当前速度，汽车需求扭矩等因素进行发动机和电机扭矩的能量分配策略；如图1给出了现有技术中混合动力牵引车机械拓扑示意图；以并联P2混合动力结构为例，发动机和电机为同轴，均可以输出动力给整车，让整车行驶；发动机和电机之间采用离合器相连，当采用纯电动模式的时候，离合器分开，电机输出功率驱动整车行驶，此时发动机处于怠速或者停机，不参与整车驱动；当采用发动机模式的时候，离合器结合，发动机输出功率驱动整车行驶，此时电机处于空转的状态；当混动行驶的时候，离合器结合，发动机和电机输出功率驱动整车行驶。如图2为现有技术中基于混了动力牵引车CAN拓扑图。整车有两个CAN控制网络，也就是常说的整车CAN和动力CAN。如图3为现有技术中混合动力车控制策略流程图。整车控制器HCU接受到车辆油门踏板，制动踏板，车速等情况，实时计算出整车所需求的功率和扭矩大小，然后进行功率和扭矩的分配。在低功率需求和汽车速度小的情况下，仅用电机驱动；在高功率需求的时候采用，电机和发动机共同使用；此状态下的时候首先根据发动机高效区情况，实时计算出发动机的需求扭矩和功率，首先匹配满足发动机的需求扭矩，之后剩余功率和扭矩匹配给电机。所以现有技术中的控制逻辑知识根据当前车速、SOC等情况进行扭矩分配，没有进行下一步的行驶和道路预算和驾驶员驾驶风格的预测，这样我们会发现我们控制策略无法满足整车能够较长时间的处于最优性能，无法满足发动机最优化的经济性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种混合动力车的能量管理方法、装置和系统，在原始控制策略中加入预测未来汽车运转功率的情况，再进行实时动态规划算法，对发动机和电机的需求功率分配，这样可以达到长时间的最优功率分配。