[发明专利]一种插电式混合动力汽车电池电量轨迹规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种插电式混合动力汽车电池电量轨迹规划方法及系统，其中方法包括：基于ITS系统及导航系统获取行驶路径上的预测车速及道路坡度；基于有序样本聚类算法分别对预测车速及道路坡度进行聚类；将聚类后的预测车速及道路坡度进行合并，将行驶路径分割为多段路段，且每段路段内的预测车速和道路坡度特征一致；根据多段路段及其对应的预测车速和道路坡度规划出车辆电池SoC轨迹。根据预测车速及道路坡度进行聚类，然后合并从而将路径分割为多段路段，再据不同路段能量需求生成SoC参考轨迹；接近全局最优的SoC轨迹，较现有全局动态规划算法或神经网络等计算量较低，可据交通变化状况实时刷新，鲁棒性高，应用到能量管理控制中更具有节能潜力。

技术领域

本发明涉及混合动力汽车能量管理技术领域，尤其涉及一种插电式混合动力汽车电池电量轨迹规划方法及系统。

背景技术

插电式混合动力汽车(PHEV)作为一种新能源汽车，结合了纯电动汽车与传统混合动力汽车的优点，在保证了车辆的电驱动优势下又极大解决了续航里程焦虑的问题。目前的PHEV主要由发动机、发电机、驱动电机、蓄电池组合控制系统等部件组成，当蓄电池电量水平较高时，车辆可运行在纯电模式，而当电量水平较低时，发动机会介入工作并可给电池充电；通过充电桩可给电池充电。

随着智能交通系统(ITS)和车联网的发展，准确地获得未来道路和交通信息成为可能。在PHEV的能量管理系统中融合预测的未来道路和交通信息对电池的全局电量(SoC)轨迹进行规划，然后通过模型预测控制或自适应ECMS等算法跟踪该电量轨迹并控制发动机和电池的输出功率，可以实现系统高效率地工作，并有效降低汽车的燃油消耗。

如中国专利CN2015108863352公开了一种“控制混合动力车辆的系统和方法”，其公开了通过行驶路线的相关信息预测车辆的未来速度，然后针对预测的未来速度导出行驶路线的SoC轨迹线。上述方案需要使用动态规划算法求解全行程的SoC轨迹线，计算量较大，实时性较差，且ITS无法获取车速轨迹的变化细节，使用动态规划算法求解SoC轨迹线并进行跟踪的鲁棒性较低、控制效果欠佳。

发明内容

本发明提供了一种插电式混合动力汽车电池电量轨迹规划方法及系统，用于解决现有技术中SoC轨迹规划算法计算量较大、鲁棒性较低的问题。

第一方面，提供了一种插电式混合动力汽车电池电量轨迹规划方法，包括：

基于ITS系统及导航系统获取行驶路径上的预测车速及道路坡度；

基于有序样本聚类算法分别对预测车速及道路坡度进行聚类；

将聚类后的预测车速及道路坡度进行合并，进而将行驶路径分割为多段路段，且每段路段内的预测车速和道路坡度特征一致；其中，所述每段路段内的预测车速和道路坡度特征一致是指：每段路段内的预测车速处于同一个预测车速类内，并且每段路段内的道路坡度处于同一个道路坡度类内；

根据多段路段及其对应的预测车速和道路坡度规划出车辆电池SoC轨迹。

进一步地，所述基于有序样本聚类算法分别对预测车速及道路坡度进行聚类包括如下步骤：

获取预测速度/道路坡度有序样本序列{x₁,x₂,x₃,…,x_n}及需要聚类的数目k，其中x_n为第n个预测速度/道路坡度样本；

定义一个预测速度/道路坡度类为G(i,j)，其中包括数据序列{x_i,x_i+1,…x_j}，则预测速度/道路坡度类G(i,j)的直径D(i,j)定义为：

其中，为预测速度/道路坡度类G(i,j)的中心，且：