一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，屬于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息，歷史能量管理記錄系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分類處理，之后根據(jù)能量管理記錄系統(tǒng)進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理預(yù)測(cè)；與此同時(shí)，根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)提供的信息、加速/制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理預(yù)測(cè)，將上述兩種能量管理預(yù)測(cè)的方法進(jìn)行比較，選取能量管理預(yù)測(cè)更優(yōu)的方法進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理。本發(fā)明能夠提高電動(dòng)汽車一次充電行駛里程，更好對(duì)超級(jí)電容與蓄電池進(jìn)行功率分配，保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。
【專利說明】
一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)與再生制動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，電動(dòng)汽車由于其節(jié)能、環(huán)保、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，得到了產(chǎn)業(yè)界的高度重視和政府部門的大力支持。目前，制約電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要因素是其續(xù)駛里程短，如何提高驅(qū)動(dòng)過程中的能量利用效率和剎車制動(dòng)能量回收效益具有重大意義。
[0003]目前為止，動(dòng)力電池與超級(jí)電容組成的復(fù)合電源系統(tǒng)大多采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)為電機(jī)提供能量，但是沒有對(duì)超級(jí)電容與動(dòng)力電池之間的能量進(jìn)行合理的管理，導(dǎo)致沒有最大化的整體能量的利用和制動(dòng)能量回收，而且控制精度不尚。
[0004]中國(guó)很多專利公開了電動(dòng)汽車復(fù)合電源能量管理的控制方法，CN202243053U公開了一種純電動(dòng)汽車復(fù)合電源能量管理預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)對(duì)道路行駛工況的預(yù)測(cè)，然后對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行能量管理的預(yù)測(cè)控制，沒有將能量管理的預(yù)測(cè)控制方法與經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰抗芾砜刂品椒ㄟM(jìn)行比較，選出最優(yōu)的方法進(jìn)行能量管理控制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1)，車輛啟動(dòng)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地規(guī)劃道路信息，與此同時(shí)，加速踏板傳感器/ 制動(dòng)踏板傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加速/制動(dòng)信號(hào)，超級(jí)電容管理系統(tǒng)和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)分別實(shí)時(shí)檢測(cè)超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)；
[0008]步驟2)，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息輸入進(jìn)歷史能量管理記錄系統(tǒng)中，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息、加速/制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)輸入能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中；
[0009]步驟3)，歷史能量管理記錄系統(tǒng)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理；
[0010]步驟4)，根據(jù)步驟3)的分類結(jié)果，歷史能量管理記錄系統(tǒng)輸出電動(dòng)汽車能量管理的一種預(yù)測(cè)結(jié)果，與此同時(shí)，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)步驟2)輸入能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的信息輸出電動(dòng)汽車能量管理的另一種預(yù)測(cè)結(jié)果；
[0011]步驟5)，將步驟4)兩種電動(dòng)汽車能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果輸入比較控制器進(jìn)行比較， 最后輸出能量管理預(yù)測(cè)更優(yōu)的方法進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟1)中，超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)指的事超級(jí)電容與動(dòng)力電池的溫度、電壓、電流及S0C值。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟2)中，歷史能量管理記錄系統(tǒng)儲(chǔ)存了車輛過去行駛過的道路信息以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的能量管理結(jié)果，而且歷史能量管理記錄系統(tǒng)能夠?qū)囕v過去行駛過的道路信息進(jìn)行分類處理。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟3)中，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S0M。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟4)中，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能量管理預(yù)測(cè)控制。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:歷史能量管理記錄系統(tǒng)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理，預(yù)測(cè)出電動(dòng)汽車的能量管理結(jié)果;與此同時(shí)，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供的信息、加速踏板傳感器/制動(dòng)踏板傳感器提供的加速/制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車的能量管理結(jié)果;將上述兩種能量管理預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，選取能量管理預(yù)測(cè)更優(yōu)的方法進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理。本發(fā)明能夠充分利用能源，增加能量回收，提高電動(dòng)汽車一次充電行駛里程，保護(hù)蓄電池、延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，提高電動(dòng)汽車整車動(dòng)力性能?！靖綀D說明】
[0017]圖1為一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法的流程圖。
[0018]圖2為一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0019]其中:第一種能量管理方法指的事歷史能量管理記錄系統(tǒng)預(yù)測(cè)出的能量管理結(jié)果，第二種能量管理方法指的是能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)出的能量管理結(jié)果?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0021]如圖1所示，為一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法的流程圖，包括步驟:
[0022]步驟1 )，車輛啟動(dòng)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地規(guī)劃道路信息，與此同時(shí)，加速踏板傳感器/ 制動(dòng)踏板傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加速/制動(dòng)信號(hào)，超級(jí)電容管理系統(tǒng)和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)分別實(shí)時(shí)檢測(cè)超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào);超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)指的是超級(jí)電容與動(dòng)力電池的溫度、電壓、電流及S0C值，溫度、電壓及電流用相應(yīng)的傳感器測(cè)出，S0C值采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來進(jìn)行估算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法估計(jì)超級(jí)電容S0C時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有輸入層、輸出層及隱含層三層，隱含層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最重要的就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練樣本為從不同的工況上采集到的數(shù)據(jù)，直到網(wǎng)絡(luò)獲得滿意的輸出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束，此時(shí)隱含層就相當(dāng)于一個(gè)大型的跟超級(jí)電容有關(guān)的數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)各傳感器傳來的超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的S0C值得到這一時(shí)刻的S0C值。[〇〇23]步驟2)，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息輸入進(jìn)歷史能量管理記錄系統(tǒng)中，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息、加速/制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)輸入能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中；歷史能量管理記錄系統(tǒng)儲(chǔ)存了車輛過去行駛過的道路信息以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的能量管理結(jié)果，而且歷史能量管理記錄系統(tǒng)能夠?qū)囕v過去行駛過的道路信息進(jìn)行分類處理。當(dāng)車輛啟動(dòng)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開始將未來路段的道路信息傳輸?shù)綒v史能量管理記錄系統(tǒng)中，并將傳輸進(jìn)來的路況信息進(jìn)行分類處理，然后得出超級(jí)電容與動(dòng)力電池的能量管理的結(jié)果。
[0024]步驟3)，歷史能量管理記錄系統(tǒng)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理;對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S0M:首先將車輛過去行駛過的道路信息作為訓(xùn)練樣本用來訓(xùn)練自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各神經(jīng)元之間連接權(quán)值以及閾值的修正，當(dāng)滿足一定的誤差范圍時(shí)，停止訓(xùn)練，將車輛過去行駛過的道路信息作為測(cè)試樣本輸入已經(jīng)訓(xùn)練好的自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)束， 自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類。[〇〇25]步驟4)，根據(jù)步驟3)的分類結(jié)果，歷史能量管理記錄系統(tǒng)輸出電動(dòng)汽車能量管理的一種預(yù)測(cè)結(jié)果，與此同時(shí)，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)步驟2)輸入能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的信息輸出電動(dòng)汽車能量管理的另一種預(yù)測(cè)結(jié)果;能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能量管理預(yù)測(cè)控制:第一層為輸入層，為精確值輸入，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息、加速/ 制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)作為輸入量，第二層為計(jì)算各輸入分量屬于各語言變量值模糊集合的隸屬度函數(shù)，第三層為模糊控制規(guī)則，控制規(guī)則中包括了各輸入量當(dāng)前的狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的控制結(jié)果，第四層用于計(jì)算適應(yīng)度，第五層用于輸出清晰化結(jié)果。 [〇〇26]步驟5)，將步驟4)兩種電動(dòng)汽車能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果輸入比較控制器進(jìn)行比較， 最后輸出能量管理預(yù)測(cè)更優(yōu)的方法進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理;比較控制器比較兩種電動(dòng)汽車能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果選擇兩種預(yù)測(cè)結(jié)果中耗電結(jié)束較晚的那種預(yù)測(cè)結(jié)果，以這兩種能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果控制車輛一直行駛，直到有一種預(yù)測(cè)結(jié)果控制的車輛先耗完電為止，那么就選擇沒有耗完電的那個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果控制的車輛。
[0027]如圖2所示，為一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法的硬件結(jié)構(gòu)圖； 虛線表示雙方是信號(hào)傳輸，實(shí)線表示雙方是電力傳輸，并且雙箭頭表示可以進(jìn)行正向傳輸也可以進(jìn)行反向傳輸，加粗線表示雙方是機(jī)械傳輸。超級(jí)電容與動(dòng)力電池分別通過超級(jí)電容管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)進(jìn)行各自狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供規(guī)劃的道路信息， 加速踏板和制動(dòng)踏板是用來檢測(cè)加速信號(hào)/制動(dòng)信號(hào);將超級(jí)電容與動(dòng)力電池狀態(tài)信號(hào)、道路信息、加速信號(hào)/制動(dòng)信號(hào)作為輸入量輸入到能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中，同時(shí)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還將其提供的信息作為輸入量輸入到歷史能量管理記錄系統(tǒng)中；歷史能量管理記錄系統(tǒng)與能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)都進(jìn)行能量管理的預(yù)測(cè)，比較控制系統(tǒng)用于比較兩種能量管理預(yù)測(cè)結(jié)果的效果，最終，比較的結(jié)果作為輸入量來控制雙向DC/DC變換器，DC/DC變換器將信號(hào)傳送給電機(jī)控制裝置，從而電機(jī)控制裝置控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，最后驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置。[〇〇28]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0029]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1 )，車輛啟動(dòng)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地規(guī)劃道路信息，與此同時(shí)，加速踏板傳感器/制動(dòng)踏板傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加速/制動(dòng)信號(hào)，超級(jí)電容管理系統(tǒng)和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)分別實(shí)時(shí)檢 測(cè)超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)；步驟2)，將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息輸入進(jìn)歷史能量管理記錄系統(tǒng)中，將車聯(lián)網(wǎng)系 統(tǒng)規(guī)劃的道路信息、加速/制動(dòng)信號(hào)以及超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)輸入能量管理預(yù) 測(cè)系統(tǒng)中；步驟3)，歷史能量管理記錄系統(tǒng)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理；步驟4)，根據(jù)步驟3)的分類結(jié)果，歷史能量管理記錄系統(tǒng)輸出電動(dòng)汽車能量管理的一 種預(yù)測(cè)結(jié)果，與此同時(shí)，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)步驟2)輸入能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的信息輸 出電動(dòng)汽車能量管理的另一種預(yù)測(cè)結(jié)果；步驟5)，將步驟4)兩種電動(dòng)汽車能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果輸入比較控制器進(jìn)行比較，最后 輸出能量管理預(yù)測(cè)更優(yōu)的方法進(jìn)行電動(dòng)汽車的能量管理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟1)中，超級(jí)電容與動(dòng)力電池的狀態(tài)信號(hào)指的是超級(jí)電容與動(dòng)力電池的溫度、 電壓、電流及SOC值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟2)中，歷史能量管理記錄系統(tǒng)儲(chǔ)存了車輛過去行駛過的道路信息以及超級(jí) 電容與動(dòng)力電池的能量管理結(jié)果，而且歷史能量管理記錄系統(tǒng)能夠?qū)囕v過去行駛過的道 路信息進(jìn)行分類處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟3)中，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的道路信息進(jìn)行分類處理采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的自 組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)SOM。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟4)中，能量管理預(yù)測(cè)系統(tǒng)采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能量管理預(yù)測(cè)控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車能量管理預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟5)中，比較控制器比較兩種電動(dòng)汽車能量管理的預(yù)測(cè)結(jié)果選擇兩種預(yù)測(cè)結(jié) 果中耗電結(jié)束較晚的那種預(yù)測(cè)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK106004518SQ201610459249
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】盤朝奉, 戴偉, 張雨, 陳龍, 江浩斌, 王麗梅, 汪少華
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)