[发明专利]基于工况预测的插电式混合动力电动汽车能量管理系统

摘要

本发明公开了一种基于工况预测的插电式混合动力电动汽车能量管理系统，包括导航控制器和混合动力控制器，其中，所述导航控制器用于供用户进行出行规划并预测工况特征信息；所述混合动力控制器包括行驶特征估计模块、典型工况特征库、工况信息预测模块、控制参数规划模块和行驶控制模块。本发明能够以简单的控制逻辑实现近似最优PHEV能量管理，通过导航系统提供的实时路况信息，保证用户在下次充电之前将电池电量用到下限值，充分利用电能。

主权项

1.一种基于工况预测的插电式混合动力电动汽车能量管理系统，其特征在于，包括导航控制器和混合动力控制器，其中，所述导航控制器用于供用户进行出行规划并预测工况特征信息；所述混合动力控制器包括行驶特征估计模块、典型工况特征库、工况信息预测模块、控制参数规划模块和行驶控制模块；所述行驶特征估计模块根据已经完成的实车行驶数据估计整车重量、道路状况和驾驶风格；所述工况信息预测模块根据所述导航控制器输出的预测工况特征信息和所述行驶特征估计模块所估计的信息来预测行驶的每段路径所属典型工况，并输出每种典型工况的总里程以及邻近n个路段的典型工况类型和里程序列；所述控制参数规划模块根据所述工况信息预测模块输出的信息、典型工况特征库以及动力电池可用电能确定当前工况的最优电能使用方式，即确定当前典型工况的最优SOC轨迹，然后根据确定的最优SOC轨迹来确定行驶控制模块的控制参数；所述行驶控制模块基于所述控制参数规划模块所确定的控制参数来对混合动力电动汽车进行实时控制；其中，所述控制参数规划模块根据所述工况信息预测模块输出的信息、典型工况特征库以及动力电池可用电能确定当前工况的最优电能使用方式包括以下步骤：S10，基于预设方法来确定剩余出行路径上的每种典型工况下的单位里程目标电能变化量；S20，按照步骤S10确定的单位里程目标电能变化量来确定邻近n个路段的SOC轨迹；S30，将确定的SOC轨迹与SOC许用区间进行比较，如果SOC轨迹超出SOC许用区间，则进入步骤S40，如果SOC轨迹没有超出SOC许用区间，进入步骤S50；S40，基于所述预设方法来确定当前位置到最近的SOC超出SOC许用区间的极点之间的路段的每种典型工况的单位里程目标电能变化量；进入步骤S60；S50，按照步骤S10确定的单位里程目标电能变化量来确定邻近n个路段的SOC轨迹，进而根据确定的SOC轨迹来确定邻近n个路段中的每个路段的目标SOC；S60，按照步骤S40确定的单位里程目标电能变化量来确定邻近n个路段的SOC轨迹，进而根据确定的SOC轨迹来确定邻近n个路段中的每个路段的目标SOC；所述预设方法包括：S100，确定规划范围内按照电能消耗优先级从高到低的顺序进行排序的第一种典型工况下的单位里程目标电能变化量；S110，判断确定的第一种典型工况下的单位里程目标电能变化量是否小于等于0，如果是，进入步骤S120，如果不是，进入步骤S130；S120，继续确定规划范围内按照电能消耗优先级从高到低的顺序进行排序的下一种典型工况下的单位里程目标电能变化量，并判断确定的当前典型工况下的单位里程目标电能变化量是否小于等于0，如果是，重复本步骤，直至完成所有典型工况下的单位里程目标电能变化量的确定；如果不是，进入步骤S130；S130，从跳出当前典型工况开始，依次确定按照行车发电优先级从高到低的顺序进行排序的每种典型工况下的单位里程目标电能变化量；其中，所述规划范围包括剩余出行路径和当前位置到最近的SOC超出SOC许用区间的极点之间的路段；其中，按照下述公式(1)来依次确定按照电能消耗优先级从高到低的顺序进行排序的每种典型工况下的单位里程目标电能变化量：其中，I和J表示按照电能消耗优先级从高到低的顺序进行排序的典型工况的序号，优先级越高，序号越小；E_I和E_J分别表示当前典型工况I和与当前典型工况不同的典型工况J的单位里程目标电能变化量，E_CD,I表示典型工况I的最大电能消耗时的电能消耗量，E_Chg,I和E_Chg,J分别表示典型工况I和J的最大单位里程发电量；d_I和d_J分别表示典型工况I和J的总里程；E_aval表示每次规划开始时动力电池的可用电能；k_I1表示典型工况I的电量消耗模式电能与燃油等效系数，k_J2表示典型工况J的发电模式电能与燃油等效系数，FC_CS,I和FC_CS,J分别表示典型工况I和J的电量平衡模式时的燃油消耗量，FC_CD,I表示在电量消耗模式下典型工况I的燃油消耗量，FC_Chg,J表示在发电模式下典型工况J的燃油消耗量；以及按照下述公式(2)来依次确定按照行车发电优先级从高到低的顺序进行排序的每种典型工况下的单位里程目标电能变化量：其中，I′和J′表示按照行车发电优先级从高到低的顺序进行排序的典型工况的序号，优先级越高，序号越小；E_I′和E_J′表示当前处理的典型工况I′和与当前处理的典型工况不同的典型工况J′的单位里程目标电能变化量，E_Chg,I′表示典型工况I′的最大单位里程发电量，d_I′和d_J′分别表示典型工况I′和J′的总里程；E_aval表示每次规划开始时动力电池的可用电能，E_I为按照电能消耗优先级从高到低的顺序进行排序的典型工况I的单位里程目标电能变化量。