一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于混合動(dòng)力汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法：接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍；根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合；根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。本發(fā)明考慮了不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，也就是，對(duì)不同的能源匹配采用不同的約束來(lái)判斷其有效性；本發(fā)明在評(píng)價(jià)各匹配的燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)均采用了基于最優(yōu)控制理論的混合動(dòng)力汽車能量管理策略，這樣可以對(duì)每個(gè)能源匹配都得出最優(yōu)燃油消耗結(jié)果，從而使得可以對(duì)各匹配的燃油消耗結(jié)果進(jìn)行公平的比較，并可以節(jié)省大量的仿真時(shí)間。
【專利說(shuō)明】一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]能源匹配是混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)的首要階段，匹配完成之后才能進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。能源匹配結(jié)果直接影響混合動(dòng)力汽車的性能，如駕駛性能和燃油經(jīng)濟(jì)性和總成本等因素?；旌蟿?dòng)力汽車能源匹配的標(biāo)準(zhǔn)通常是找出燃油經(jīng)濟(jì)性最好的或者是總成本最低的或者是滿足其他條件的匹配，其中，最常用的匹配標(biāo)準(zhǔn)是燃油經(jīng)濟(jì)性?；旌蟿?dòng)力汽車的燃油消耗量在很大程度上受能量管理策略的影響，如果采用不同的能量管理策略時(shí)得到的最佳能源匹配不同，那將失去匹配的意義。這對(duì)混合動(dòng)力汽車能源匹配時(shí)的能量管理策略提出了相應(yīng)的要求。最佳能源匹配是根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)選取的，但它首先要滿足車輛駕駛性能的要求，如車輛最大速度、爬坡性能、加速度要求等。因此，需要首先根據(jù)上述要求選定有效的能源匹配組合，之后從這些組合中選取最佳能源匹配。在這里，選定有效的能源匹配組合時(shí)要考慮不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異。
[0003]目前，一些學(xué)者對(duì)混合動(dòng)力汽車的能源匹配進(jìn)行了研究。有些學(xué)者在選定有效的能源匹配組合時(shí)并沒有考慮不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，因此，他們對(duì)所有的能源匹配組合采用了同樣的約束來(lái)判斷其有效性。另有一些學(xué)者在根據(jù)與燃油消耗有關(guān)的匹配標(biāo)準(zhǔn)選取最佳能源匹配時(shí)，采用了考慮電池使用范圍的能量管理策略對(duì)各能源匹配進(jìn)行了比較。這種方法可能導(dǎo)致的問題是當(dāng)采用其他混合動(dòng)力汽車能量管理策略時(shí)最佳能源匹配可能發(fā)生變化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在選定有效的能源匹配組合時(shí)并沒有考慮不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異的問題；以及在根據(jù)與燃油消耗有關(guān)的匹配標(biāo)準(zhǔn)選取最佳能源匹配時(shí)，采用了考慮電池使用范圍的能量管理策略對(duì)各能源匹配進(jìn)行了比較，但這種方法可能導(dǎo)致的問題是當(dāng)采用其他混合動(dòng)力汽車能量管理策略時(shí)最佳能源匹配可能發(fā)生變化的問題。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍；
[0007]根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合；
[0008]根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
[0009]第二方面，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0010]接收模塊，用于接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍；
[0011]篩選模塊，用于根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合；
[0012]選取模塊，用于根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
[0013]在本發(fā)明中，本發(fā)明實(shí)施例在選擇最佳的混合動(dòng)力汽車能源匹配時(shí)，首先根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，從而篩選出有效匹配組合。本實(shí)施例考慮了不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，也就是，對(duì)不同的能源匹配采用不同的約束來(lái)判斷其有效性。然后根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。本發(fā)明實(shí)施例在評(píng)價(jià)各匹配的燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)均采用了基于最優(yōu)控制理論的混合動(dòng)力汽車能量管理策略，這樣可以對(duì)每個(gè)能源匹配都得出最優(yōu)燃油消耗結(jié)果，從而使得可以對(duì)各匹配的燃油消耗結(jié)果進(jìn)行公平的比較，并可以節(jié)省大量的仿真時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車的能量流向示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格指定兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍的不例圖；
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合的示例圖。
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配的示例圖。
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)車輛駕駛性能要求判斷能源匹配(X，y)是否有效的示例圖。
[0020]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的判斷四個(gè)能源匹配的有效性的示例圖。
[0021]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例在選擇最佳的混合動(dòng)力汽車能源匹配時(shí)，首先根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，從而篩選出有效匹配組合。本實(shí)施例考慮了不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，也就是，對(duì)不同的能源匹配采用不同的約束來(lái)判斷其有效性。然后根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。本發(fā)明實(shí)施例在評(píng)價(jià)各匹配的燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)均采用了基于最優(yōu)控制理論的混合動(dòng)力汽車能量管理策略，這樣可以對(duì)每個(gè)能源匹配都得出最優(yōu)燃油消耗結(jié)果，從而使得可以對(duì)各匹配的燃油消耗結(jié)果進(jìn)行公平的比較。
[0024]為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例一:
[0026]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法的實(shí)現(xiàn)流程，其包括以下步驟:
[0027]在步驟SlOl中，接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍；
[0028]在本發(fā)明實(shí)施例中，圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車的能量流向示意圖?；旌蟿?dòng)力汽車通常使用兩個(gè)能源，即一個(gè)主能源和一個(gè)輔助能源。主能源在給車輛提供動(dòng)力的同時(shí)也可以將一部分能量傳遞給輔助能源。常見的主能源有發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池系統(tǒng)。輔助能源向車輛提供動(dòng)力的同時(shí)也具有回收車輛制動(dòng)能量的功能。常用輔助能源為具有回收能量功能的電池、超級(jí)電容等。在設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車時(shí)，首先要對(duì)上述兩個(gè)能源進(jìn)行能源匹配即選定兩個(gè)能源的規(guī)格。
[0029]如圖3所示，然而，可以理解的是，設(shè)計(jì)者根據(jù)以往設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)不同規(guī)格的車輛如小型、中型、大型給出兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍，再?gòu)拿總€(gè)能源的規(guī)格考慮范圍內(nèi)以等差數(shù)列的方式選出幾個(gè)待評(píng)估的能源規(guī)格，再對(duì)兩個(gè)能源的待評(píng)估規(guī)格進(jìn)行組合。這時(shí)，等差數(shù)列的公差選得越小，最后結(jié)果越準(zhǔn)確。
[0030]在步驟S102中，根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合；
[0031]在本發(fā)明實(shí)施例中，車輛駕駛性能要求包括車輛最大速度、爬坡性能以及加速度要求等。如圖4所示，為根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合的示例圖。
[0032]在步驟S103中，根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
[0033]然而，可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例中的匹配標(biāo)準(zhǔn)可以是混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性或總成本或其他因素。如圖5所示，為根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配的示例圖。
[0034]下面詳細(xì)說(shuō)明步驟S102的具體流程。
[0035]車輛駕駛性能要求中的車輛最大速度是車輛在平地上能保持勻速行駛的最大速度，爬坡性能是車輛在指定的斜坡上能保持勻速行駛的最大速度或是車輛以指定速度保持勻速行駛的最大坡度。車輛在行駛過程中所需的功率如下式:
[0036]P = (Fres+Facc).V
[0037]Fres = M.g.fr.cos α +0.5 P a.Cd.Af.ν2+Μ.g.sin a
[0038]Facc = M.a (I)
[0039]其中，P為車輛行駛所需的總功率，F(xiàn)res為車輛在行駛過程中需要克服的總阻力，F(xiàn)acc為車輛加速所需的力，V為車速，M為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，fr為滾動(dòng)阻力系數(shù)，α為地面的坡度，P a為空氣密度，Cd為空氣阻力系數(shù)，Af為車輛最大截面面積，a為車輛的加速度。上述兩項(xiàng)車輛駕駛性能要求均涉及到勻速行駛。通常，混合動(dòng)力汽車的主能源應(yīng)具備滿足這兩項(xiàng)駕駛性能要求的能力。從上述公式(I)可以看出，車輛在勻速行駛時(shí)Fa。。為零，因此，這時(shí)只需考慮Fms即可。將上述兩項(xiàng)駕駛性能要求數(shù)值(要求車速和坡度，其他參數(shù)都已知)代入到公式(I)，可以得出分別對(duì)應(yīng)于兩項(xiàng)駕駛性能要求的功率值。主能源的功率應(yīng)大于等于其中較大的值，在這里將較大值標(biāo)記為A。最后一個(gè)車輛駕駛性能要求即加速度要求通常用車輛從靜止加速到指定速度所需的時(shí)間來(lái)描述。車輛在滿足這一項(xiàng)駕駛性能要求時(shí)所需的功率相對(duì)很大，因此，需要由兩個(gè)能源共同承擔(dān)。將這一項(xiàng)駕駛性能要求數(shù)值(由要求時(shí)間推算出的加速度和速度，這時(shí)的坡度為零)代入到公式(I)，可以得出車輛在這一加速過程中所需的功率值，在這里標(biāo)記為B。由這一功率值B以及上述獲取的主能源功率條件A，可以得出輔助能源功率應(yīng)滿足的條件，即輔助能源功率應(yīng)大于等于B-A。
[0040]請(qǐng)參閱圖6，為根據(jù)上述三個(gè)車輛駕駛性能要求判斷能源匹配(X，y)是否有效的結(jié)果。圖中，有效區(qū)域和無(wú)效區(qū)域是根據(jù)主能源功率應(yīng)大于等于A和輔助能源功率應(yīng)大于等于B-A這兩項(xiàng)區(qū)分的?？梢钥闯?，能源匹配(x，y)在有效區(qū)域里，因此，(x, y)是有效的。每一個(gè)能源匹配都經(jīng)過圖3的判斷，最后選出有效的能源匹配組合。不同的能源匹配將導(dǎo)致車輛動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，因此，針對(duì)每一個(gè)能源匹配都要重新考慮車輛駕駛性能約束的問題。圖7為判斷四個(gè)能源匹配的有效性的例子?？梢钥闯?，對(duì)每個(gè)能源匹配都存在相應(yīng)的劃分有效區(qū)域和無(wú)效區(qū)域的約束曲線。經(jīng)判斷，圖中有一個(gè)能源匹配是無(wú)效的，其他三個(gè)都有效。
[0041]下面詳細(xì)說(shuō)明步驟S103的具體流程。
[0042]根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效能源匹配組合中選取最佳能源匹配時(shí)，若匹配標(biāo)準(zhǔn)涉及到燃油消耗，需要對(duì)每個(gè)能源匹配的燃油消耗量進(jìn)行公平的比較，也就是不能讓燃油消耗的比較結(jié)果依賴于混合動(dòng)力汽車的能量管理策略。因此，本實(shí)施例應(yīng)用基于最優(yōu)控制理論的能量管理策略。這樣，每個(gè)能源匹配的燃油消耗結(jié)果都是最優(yōu)結(jié)果，因此，可以對(duì)每個(gè)能源匹配進(jìn)行公平的比較。在這里，本實(shí)施例應(yīng)用的最優(yōu)控制理論是龐特里亞金最小值原理，其應(yīng)用如下:
[0043]在混合動(dòng)力汽車中，最優(yōu)控制的目標(biāo)是使主能源和輔助能源之間的動(dòng)力分配達(dá)到最優(yōu)化，從而使燃油消耗量達(dá)到最小值。龐特里亞金最小值原理以實(shí)時(shí)提供最優(yōu)化的必要條件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。在混合動(dòng)力汽車的控制問題中，狀態(tài)變量為輔助能源的電荷狀態(tài)，控制變量為一能源的動(dòng)力。根據(jù)龐特里亞金最小值原理，當(dāng)定義漢密爾頓函數(shù)為(2)時(shí)，
[0044]//(SOC(Z),P(/),/;(/)) = m(P(/)) + ;;(/)-F(5C>C(7),P(Z))⑵
[0045]實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車最優(yōu)控制的必要條件如下:
?P/-/
[0046]SOC(t) = ^-{SOC{t),F(?,P (?) = F(SOC (t),F (?)

op
[0047]
?PiHr)F
,⑴=_蓋(奶曝#⑹=_州
H(SOC\t\P\t),p(t))<H(SOC(t),P(t),p(t))⑶
[0048]其中，H為漢密爾頓函數(shù)，jn為主能源的燃油消耗率，P為控制變量即一能源的動(dòng)力，F(xiàn)為輔助能源的狀態(tài)函數(shù)，P為拉格朗日乘子即控制參數(shù)，在這里也叫共同狀態(tài)變量，SOC為狀態(tài)變量即輔助能源的電荷狀態(tài)，t為時(shí)間。必要條件(3)要在車輛的整個(gè)行駛過程中始終滿足，這樣才能保證混合動(dòng)力汽車的最優(yōu)控制結(jié)果。(3)中的第一個(gè)必要條件為系統(tǒng)的狀態(tài)方程，在這里表示狀態(tài)變量的動(dòng)態(tài)變化；第二個(gè)必要條件實(shí)時(shí)給出最優(yōu)控制參數(shù)值；第三個(gè)必要條件實(shí)時(shí)決定最優(yōu)控制變量的值，也就是使?jié)h密爾頓函數(shù)為最小值的控制變量值。針對(duì)某個(gè)給定的車輛行駛工況，對(duì)每一個(gè)能源匹配都使輔助能源的最終電荷狀態(tài)等于初始電荷狀態(tài)，這樣可以得到公平的燃油消耗比較結(jié)果。與其他最優(yōu)控制理論相比，龐特里亞金最小值原理所需的計(jì)算時(shí)間相對(duì)很短。這對(duì)需要大量計(jì)算的能源匹配過程很有意義。
[0049]請(qǐng)參閱圖8，為本發(fā)明實(shí)施例提供的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。所述混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)包括:接收模塊101、篩選模塊102、以及選取模塊103。所述混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)可以是軟件單元、硬件單元或者是軟硬件結(jié)合的單元。
[0050]接收模塊101，用于接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍；
[0051]在本發(fā)明實(shí)施例中，混合動(dòng)力汽車通常使用兩個(gè)能源，即一個(gè)主能源和一個(gè)輔助能源。主能源在給車輛提供動(dòng)力的同時(shí)也可以將一部分能量傳遞給輔助能源。常見的主能源有發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池系統(tǒng)。輔助能源向車輛提供動(dòng)力的同時(shí)也具有回收車輛制動(dòng)能量的功能。常用輔助能源為具有回收能量功能的電池、超級(jí)電容等。在設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車時(shí)，首先要對(duì)上述兩個(gè)能源進(jìn)行能源匹配即選定兩個(gè)能源的規(guī)格。
[0052]然而，可以理解的是，設(shè)計(jì)者根據(jù)以往設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)不同規(guī)格的車輛如小型、中型、大型給出兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍，再?gòu)拿總€(gè)能源的規(guī)格考慮范圍內(nèi)以等差數(shù)列的方式選出幾個(gè)待評(píng)估的能源規(guī)格，再對(duì)兩個(gè)能源的待評(píng)估規(guī)格進(jìn)行組合。這時(shí)，等差數(shù)列的公差選得越小，最后結(jié)果越準(zhǔn)確。
[0053]篩選模塊102，用于根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合；
[0054]在本發(fā)明實(shí)施例中，車輛駕駛性能要求包括車輛最大速度、爬坡性能以及加速度要求等。
[0055]選取模塊103，用于根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例中的匹配標(biāo)準(zhǔn)可以是混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性或總成本或其他因素。
[0057]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述篩選模塊102采用如下公式計(jì)算出有效能源匹配組合:
[0058]P = (Fres+Facc).V
[0059]Fres = M.g.fr.cos α +0.5 P a.Cd.Af.ν2+Μ.g.sin a
[0060]Facc = M.a
[0061]其中，P為車輛行駛所需的總功率，F(xiàn)res為車輛在行駛過程中需要克服的總阻力，F(xiàn)acc為車輛加速所需的力，V為車速，M為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，fr為滾動(dòng)阻力系數(shù)，α為地面的坡度，P a為空氣密度，Cd為空氣阻力系數(shù)，Af為車輛最大截面面積，a為車輛的加速度。
[0062]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述選取模塊103采用如下公式選取最佳能源匹配:
[0063]Η(8Ο€(?\Ρ(?\ρ(?) = ηι(Ρ(0) + ρ(?.F(SOC(i\P(0)
?r)H
[0064]SOC {t) = -^{SOC(?,Pi(?,p (O) = F(SOC (?,F (?)
[0065]
?p)Uρ:Ι7
H(SOC [t)^⑴，/ (0) ^ H(SOC (t),P{t),p it))
[0066]其中，H為漢密爾頓函數(shù)，;為主能源的燃油消耗率，P為控制變量即一能源的動(dòng)力，F(xiàn)為輔助能源的狀態(tài)函數(shù)，P為拉格朗日乘子即控制參數(shù)，在這里也叫共同狀態(tài)變量，SOC為狀態(tài)變量即輔助能源的電荷狀態(tài)，t為時(shí)間。
[0067]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例在選擇最佳的混合動(dòng)力汽車能源匹配時(shí)，首先根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，從而篩選出有效匹配組合。本實(shí)施例考慮了不同的能源匹配導(dǎo)致的動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量差異，也就是，對(duì)不同的能源匹配采用不同的約束來(lái)判斷其有效性。然后根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。本發(fā)明實(shí)施例在評(píng)價(jià)各匹配的燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)均采用了基于最優(yōu)控制理論的混合動(dòng)力汽車能量管理策略，這樣可以對(duì)每個(gè)能源匹配都得出最優(yōu)燃油消耗結(jié)果，從而使得可以對(duì)各匹配的燃油消耗結(jié)果進(jìn)行公平的比較，并可以節(jié)省大量的仿真時(shí)間。
[0068]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。
[0069]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍； 根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合； 根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，其特征在于，所述兩個(gè)能源分別為一個(gè)主能源和一個(gè)輔助能源。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，其特征在于，所述車輛駕駛性能要求包括車輛最大速度、爬坡性能以及加速度要求。
4.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，其特征在于，所述根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合，其采用的公式如下:
P = (Fres+Facc).V
Fres = M.g.fr.cos α +0.5 P a.Cd.Af.ν2+Μ.g.sin a
Facc = M.a 其中，P為車輛行駛所需的總功率，F(xiàn)res為車輛在行駛過程中需要克服的總阻力，F(xiàn)a。。為車輛加速所需的力，V為車速，M為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，fr為滾動(dòng)阻力系數(shù)，α為地面的坡度，P a為空氣密度，Cd為空氣阻力系數(shù),Af為車輛最大截面面積,a為車輛的加速度。
5.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配方法，其特征在于，所述根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配，其采用的公式如下: 昨om尸⑴，/)(/))=々尸(O)+/)(/).F(仍m尸⑴) SOC (O=^-(SOC (O,產(chǎn)⑴⑴)=F (SOC (O,嚴(yán)(O)
aP?P)UP)I7 /W = — H (SOC (t、F ⑴,// ⑴)< H(SOC (t)，P (J),p {?) 其中，H為漢密爾頓函數(shù)，:為主能源的燃油消耗率，P為控制變量即一能源的動(dòng)力，F(xiàn)為輔助能源的狀態(tài)函數(shù)，P為拉格朗日乘子即控制參數(shù)，在這里也叫共同狀態(tài)變量，SOC為狀態(tài)變量即輔助能源的電荷狀態(tài)，t為時(shí)間。
6.一種混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 接收模塊，用于接收指定的符合所要設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車的規(guī)格的兩個(gè)能源的規(guī)格考慮范圍； 篩選模塊，用于根據(jù)車輛駕駛性能的要求對(duì)所述規(guī)格考慮范圍內(nèi)的能源匹配組合進(jìn)行篩選，篩選出有效匹配組合； 選取模塊，用于根據(jù)匹配標(biāo)準(zhǔn)在所述篩選出的有效匹配組合中選取最佳能源匹配。
7.如權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)能源分別為一個(gè)主能源和一個(gè)輔助能源。
8.如權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛駕駛性能要求包括車輛最大速度、爬坡性能以及加速度要求。
9.如權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述篩選模塊采用如下公式計(jì)算出有效能源匹配組合:
P = (Fres+Facc).V
Fres = M.g.fr.cos α +0.5 P a.Cd.Af.ν2+Μ.g.sin a
Facc = M.a 其中，P為車輛行駛所需的總功率，F(xiàn)res為車輛在行駛過程中需要克服的總阻力，F(xiàn)a。。為車輛加速所需的力，V為車速，M為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，fr為滾動(dòng)阻力系數(shù)，α為地面的坡度，P a為空氣密度，Cd為空氣阻力系數(shù),Af為車輛最大截面面積,a為車輛的加速度。
10.如權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力汽車能源匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述選取模塊采用如下公式選取最佳能源匹配: H(SOCU),P(i),p(i)) = m(P(i)) + ρ(?.F(SOQi), Ρ(?)) SOC(t) = ^-[SOC(t),F{t\p (?) = F(SOC: (t),F (t))
op一 ⑴> ⑴⑴ ^(SOC(0,F(0) H[SOC (0，產(chǎn)⑴，/ (O) <^{SOC (t),P ⑷,/ (?) 其中，H為漢密爾頓函數(shù)，Jn為主能源的燃油消耗率，P為控制變量即一能源的動(dòng)力，F(xiàn)為輔助能源的狀態(tài)函數(shù)，P為拉格朗日乘子即控制參數(shù)，在這里也叫共同狀態(tài)變量，SOC為狀態(tài)變量即輔助能源的電荷狀態(tài)，t為時(shí)間。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104175980SQ201410438049
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】鄭春花, 徐國(guó)卿 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院