本發(fā)明屬于新能源智能化利用領(lǐng)域，涉及新能源汽車，具體是對(duì)新能源混合動(dòng)力車輛的能量進(jìn)行高效管理的策略構(gòu)造。

背景技術(shù)：

1、新能源、智能化等技術(shù)給汽車的動(dòng)力系統(tǒng)及其控制帶來了巨大變革，新能源汽車已被視為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、緩解能源危機(jī)的一項(xiàng)重要舉措。在目前的純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車中，燃料電池汽車?yán)脷錃馓娲瓦M(jìn)行發(fā)電并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)，被視為未來車輛的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，但成本較高。而混合動(dòng)力汽車技術(shù)水平最為成熟，能夠滿足續(xù)駛里程、節(jié)能減排等要求。目前的混合動(dòng)力汽車的模塊化動(dòng)力系統(tǒng)，包括動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)由于搭載多種動(dòng)力設(shè)備，同時(shí)還包括離合器、變速器等傳動(dòng)裝置，物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間較大，同時(shí)也增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。通常，混合動(dòng)力汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)問題可以分成三個(gè)方面，即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選型優(yōu)化、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的匹配以及能量管理控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前的大多數(shù)混合動(dòng)力能量管理都以燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)控制策略和優(yōu)化。例如，專利公開號(hào)為cn?115214606的文獻(xiàn)中提出的一種基于行程完成度和荷電狀態(tài)信息的等效因子map圖，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的map圖實(shí)時(shí)找出最優(yōu)等效因子，但該方法沒有合理設(shè)計(jì)ecms(等效油耗最小)中的自適應(yīng)調(diào)節(jié)方案，因此對(duì)查表映射的固定等效因子表的有效性過于依賴。專利公開號(hào)為cn?115140059的文獻(xiàn)中提出的一種考慮多目標(biāo)優(yōu)化的近端策略優(yōu)化能量管理方法，同時(shí)將燃油經(jīng)濟(jì)性、soc(電池剩余電量)狀態(tài)以及溫度作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)策略設(shè)計(jì)，但對(duì)于駕駛情況中出現(xiàn)的舒適性、換擋的頓挫以及駕駛模式切換等問題未作考慮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，提出一種混合動(dòng)力車輛多成本能量管理策略構(gòu)造方法，基于soc預(yù)測(cè)，考慮了駕駛舒適性、換擋以及駕駛模式切換等因素作分層能量管理，在盡可能保證混合動(dòng)力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的前提下，提升駕駛員駕駛舒適性。

2、本發(fā)明一種混合動(dòng)力車輛多成本能量管理策略構(gòu)造方法采用的技術(shù)方案是包括以下步驟：

3、步驟1)：由發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、電機(jī)模塊以及電池組模塊構(gòu)成混合動(dòng)力車輛的混合動(dòng)力源模塊，其輸入為發(fā)動(dòng)機(jī)功率pe、電機(jī)功率pm、分配給發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值te、分配給電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值tm以及接入電池組的電池組電壓ubatt，其輸出為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速ne、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速nm、實(shí)際荷電狀態(tài)量socactual以及由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩te1和電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩tm1組成的實(shí)際轉(zhuǎn)矩tactual；

4、步驟2)：soc預(yù)測(cè)模塊根據(jù)所述的電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩tm1和當(dāng)前荷電狀態(tài)生成soc下降曲線，得到預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore；

5、步驟3)：由車速控制器、功率控制模塊和行駛指令模塊構(gòu)成駕駛員模塊，其輸入是車輛的實(shí)際車速vactual、實(shí)際車速vactual與需求車速vreq的車速誤差v*，以及實(shí)際轉(zhuǎn)矩tactual、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne和電機(jī)轉(zhuǎn)速nm，其輸出是行駛指令sign以及所述的發(fā)動(dòng)機(jī)功率pe和所述的電機(jī)功率pm；

6、步驟4)：由駕駛舒適性成本模塊、燃油經(jīng)濟(jì)性成本模塊以及模式切換成本模塊構(gòu)成分層成本函數(shù)模塊；駕駛舒適性成本模塊的輸入為汽車的行駛指令sign、當(dāng)前實(shí)際車速vactual以及預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore，輸出是駕駛舒適性成本m1；燃油經(jīng)濟(jì)性成本模塊的輸入為發(fā)動(dòng)機(jī)功率pe和電機(jī)功率pm，輸出為燃油經(jīng)濟(jì)性成本m2；模式切換成本模塊把行駛指令sign和實(shí)際車速vactual作為輸入，輸出是模式切換成本m3；將駕駛舒適性成本m1、燃油經(jīng)濟(jì)性成本m2以及模式切換成本m3按照權(quán)重匯總為總成本mtotal并作為分層成本函數(shù)模塊的輸出；

7、步驟5)：由約束條件判斷模塊和ecms轉(zhuǎn)矩分配模塊構(gòu)成ecms調(diào)節(jié)模塊，其輸入為實(shí)際轉(zhuǎn)矩tactual、總成本mtotal以及預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore，輸出是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值te和電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值tm；約束條件判斷模塊將輸入的實(shí)際轉(zhuǎn)矩tactual和預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore與全局轉(zhuǎn)矩約束和soc的參考值對(duì)比，判斷其是否超出約束范圍，并輸出判斷信號(hào)x：將總成本mtotal和判斷信號(hào)x輸入ecms轉(zhuǎn)矩分配模塊中，ecms轉(zhuǎn)矩分配模塊迭代求解總成本mtotal的最小值和此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值te和電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配值tm；

8、步驟6)：由駕駛員模塊、分層成本函數(shù)模塊、ecms調(diào)節(jié)模塊、soc預(yù)測(cè)模塊共同構(gòu)成混合動(dòng)力車輛多成本能量管理策略，對(duì)混合動(dòng)力源模塊實(shí)現(xiàn)控制。

9、進(jìn)一步地，駕駛舒適性成本模塊根據(jù)輸入判斷當(dāng)前車速之后混合動(dòng)力車輛的加減速情況，生成預(yù)測(cè)視界k＝1，2，…，n內(nèi)的速度序列，n為序列數(shù)，由式獲得舒適性成本m1，vp(k+1)＝vp(k)+a(k)，a(k)＝a1·sign(k)+a2·(socfore(k)-soc(k))，vp(k)代表由實(shí)際車速vactual、行駛指令sign、預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore共同確定的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的預(yù)測(cè)速度，當(dāng)且僅當(dāng)k＝1時(shí)vp(k)＝vactual，a(k)是由行駛指令sign和預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore共同確定的加速度，a1，a2分別是行駛指令sign和預(yù)測(cè)荷電狀態(tài)量socfore偏差的權(quán)重因子，a1＝0.9和a2＝0.1；

10、燃油經(jīng)濟(jì)性成本模塊根據(jù)式得到油耗成本m2，瞬時(shí)燃油消耗瞬時(shí)電能消耗bfuel是燃油消耗率，ηm是電動(dòng)機(jī)效率，σ是油電轉(zhuǎn)換系數(shù)；

11、模式切換成本模塊根據(jù)式得到模式切換成本m3，m為整車質(zhì)量，ξ為汽車行駛信號(hào)轉(zhuǎn)換為加速度的比例系數(shù)，范圍在0.7至1.0之間，cm為機(jī)械損失系數(shù)，vactual為實(shí)際速度；

12、所述的總成本mtotal＝a·m1+dc·m2+β·m3，α為舒適性成本系數(shù)，在1～10中取值，dc為實(shí)際燃油價(jià)格，β為模式切換損失比例系數(shù)，取0.6～1.1。

13、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后的有益效果是：

14、1、本發(fā)明通過構(gòu)造的分層成本函數(shù)，協(xié)調(diào)兼顧了駕駛舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性和模式切換成本，其中駕駛舒適性成本對(duì)行駛過程中速度鏈的過渡造成的不舒適損失進(jìn)行優(yōu)化，形成更加平緩的車速過渡序列；燃油經(jīng)濟(jì)性成本應(yīng)用了ecms(等效油耗最小)基本原理，根據(jù)實(shí)時(shí)得到的雙能量源輸出功率對(duì)等效油耗值進(jìn)行優(yōu)化管理，合理管理電池的荷電狀態(tài)并確保發(fā)動(dòng)機(jī)在最高效的區(qū)域運(yùn)行；模式切換成本將不同擋位切換時(shí)的能量損失轉(zhuǎn)化為模式切換成本模型，將本領(lǐng)域忽略的模式切換成本補(bǔ)充入成本函數(shù)，使全局能量管理更加符合實(shí)際道路運(yùn)行狀況。

15、2、本發(fā)明構(gòu)造的是基于soc預(yù)測(cè)的并聯(lián)式混合動(dòng)力分層能量管理策略，通過對(duì)soc的合理預(yù)測(cè)規(guī)劃，并將原先單一的經(jīng)濟(jì)性成本函數(shù)分層改進(jìn)為三個(gè)成本函數(shù)，從而構(gòu)成總的成本函數(shù)，重新構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)參數(shù)的優(yōu)化，經(jīng)過迭代求解使問題中得到的優(yōu)化目標(biāo)差值低于一定閾值，從而有效提高混合動(dòng)力汽車的駕駛舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性。

16、3、本發(fā)明只需要利用自適應(yīng)能量管理系統(tǒng)車速、轉(zhuǎn)矩、位置等的輸入和輸出數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)未來soc以及最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配的預(yù)測(cè)規(guī)劃。不需要增加其他硬件設(shè)備，成本低，易于工程實(shí)現(xiàn)。最優(yōu)總成本問題通過pmp原理進(jìn)行求解，該方法適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化問題且已相當(dāng)成熟，轉(zhuǎn)矩分配更加合理。本發(fā)明中的ems對(duì)于混合動(dòng)力汽車行駛車速信息的預(yù)測(cè)精度高、適應(yīng)性強(qiáng)，進(jìn)一步提高能量管理策略的可靠性和整體經(jīng)濟(jì)性。

17、4、本發(fā)明中的混合動(dòng)力源包括多個(gè)動(dòng)力單元，動(dòng)力模組的能量管理系統(tǒng)根據(jù)分配功率通過map圖控制各動(dòng)力單元的能量輸出，并實(shí)時(shí)將動(dòng)力單元運(yùn)行信息反饋至功率流控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)模塊化。