[发明专利]智能网联混合动力汽车能量-热量一体化实时管理系统

说明书

一种智能网联混合动力汽车能量‑热量一体化实时管理系统，属于混合动力汽车的节能控制技术领域。本发明的目的利用网联信息提供实时动态的交通预瞄信息，并将热力链的温度效应考虑到整车能效优化问题中，目标是兼顾驾驶员在动力性和温度等方面的多维需求，实现整车燃油经济性进一步提升的智能网联混合动力汽车能量‑热量一体化实时管理系统。本发明步骤是：结合交通流云数据采集所有路段上的实时交通信息流，确定全局路线，结合行驶路线上的队列车速信息，将长、短时间尺度的车速预测结果传递给混合动力车辆动力链‑热力链动耦合力学预测模块，利用多尺度车速预测模块提供的长、短时间尺度的车速信息，设计SOC轨迹实时优化控制器。本发明提高了在线优化求解效率，保证了系统的实时性。

技术领域

本发明属于混合动力汽车的节能控制技术领域。

背景技术

近年来，随着汽车保有量规模不断扩大，能源消耗问题愈发严峻。混合动力技术融合了传统内燃机车辆和纯电动车辆的技术优点，相比传统内燃机车辆，可以大幅提升燃油经济性，是实现车辆节能减排的有效解决方案。

目前，混合动力汽车通过能量管理技术，优化分配动力链上发动机和电动机的驱动能量，满足驾驶员动力需求的同时提升整车燃油经济性。然而，发动机不仅是动力链的源头也是热力链的源头(这里的热力链包含发动机冷却系统和暖风/空调系统等)。混合动力汽车的燃油经济性与热力链高度耦合并随天气温度的变化而敏感变化，现有的能量优化管理策略与热力链是解耦的，整车节能的潜力亟待进一步挖掘。例如，考虑低温城市拥堵路况，车辆在停车和低负荷纯电运行模式下频繁切换，发动机温度很难达到理想工作温度。与此同时，根据驾驶员的供热需求，发动机需要频繁启动并通过空调系统将余热传递至驾驶舱来保证驾驶员设定温度，额外增加了大量油耗。因此，考虑发动机温度状态，对动力链能量和热力链热量进行协调一体化控制可以进一步挖掘混合动力汽车的节能空间。

此外，随着智能网联技术的发展，V2V和V2I等多源网联信息的引入，可以实现对未来道路环境与交通状况的预测。利用这些交通预测信息，有预见性的协调车辆动力请求与热力请求，可以为车辆的燃油经济性提供更大的提升空间。因此，结合智能网联信息，研究能量和热量一体化优化控制方法，是继续挖掘混合动力汽车的节能潜力的重要技术手段。

专利CN201910439000.4公开了一种车辆能量管理系统及管理方法，包括行驶工况识别模块、驾驶习惯识别模块、等效燃油计算模块和能量管理模块；所述方法根据冲击度识别车辆行驶工况，随后识别预设时刻车辆驾驶习惯，并结合等效燃油计算模块离线求解的最优等效因子，确定最优的能量分配比例。该方法适应了不同工况和驾驶习惯，提高车辆的能耗经济性。

专利CN201710883631.6公开了一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，通过当前驾驶状态得出逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池荷电状态阈值、车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；基于模糊逻辑控制方法建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型，根据转矩分配控制动力元件状态输出，提升汽车燃油经济性。

上述两种发明可归纳为基于启发式算法的能量管理策略，仅考虑了当前瞬时驾驶工况、状态及驾驶风格对能耗的影响，并未利用网联信息，也没有涉及对发动机热状态的优化管理。

相比于启发式算法，基于优化算法的能量管理策略是混合动力汽车更为有效的节能方案。例如，专利CN201810964452.X公开了一种混合动力汽车能量管理方法及系统。该方法包括：利用基于历史车速和驾驶员行为训练的神经网络对未来车速进行预测，得到预测车速；利用通过采集的道路坡度数据所建立的基于自回归积分移动平均模型的坡度预测模型对道路坡度进行预测，得到预测道路坡度；根据预测车速和预测道路坡度计算需求功率，然后利用动态规划算法计算各个动力部件的扭矩和转速。该发明通过对智能网联信息的运用能够提高混合动力汽车燃油经济性，但是动态规划需要大量运算，因此该方法在实时性控制应用上具有很大的局限性。