CN103072572B - 可充电式混合动力汽车远程优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可充电式混合动力汽车远程优化系统,包括:车载数据终端,设置于可充电式混合动力汽车上,用于实时采集并发送车辆运行数据;中心服务器,远程实时接收并记录所述车辆运行数据,实时接收智能交通系统提供的交通数据以获得未来预定时间窗口内的交通状态数据,基于所述车辆运行数据以及所述交通状态数据进行能量管理策略的优化计算,将所述优化计算结果发送给所述车载数据终端;车载控制系统,设置于可充电式混合动力汽车上,与所述车载数据终端相连接以接收所述优化计算结果,并根据所述优化计算结果对车辆进行能量管理。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域,具体涉及一种可充电式混合动力汽车远程优化系统。
背景技术
由于混合动力汽车的经济性能高,并且行驶性能优越,逐渐成为市场新宠。可充电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicles,PHEV)可以通过充电装置从供电网络获取电能,在保证整车动力性能的前提下,能够在较短的行驶距离内主要通过电力驱动系统驱动车辆,从而充分利用电网充入的低成本电能,同时大幅降低车辆在市区内的空气污染。由于可充电式混合动力汽车突出的节能减排性能,其已逐渐成为国内外汽车制造商研发及产品的热点。
混合动力汽车能量管理策略(Energy Management Strategy,简称EMS)是车辆具有良好性能的基础,其核心问题是根据车辆的行驶工况,确定各部件的能量流分配情况,使效率达到最优,即在行驶里程终点时动力电池的荷电状态(State of Charge,SOC)衰减至最小值。而可充电式混合动力汽车的能量管理优化计算强烈依赖于预知的车辆行驶里程及工况,通过全局的EMS算法可以获得效率最优结果,然而全局EMS算法需预知车辆运行工况,并且因运算量巨大造成可充电式混合动力汽车的控制系统处理器无法进行在线计算。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种可充电式混合动力汽车远程优化系统,通过远程的中心服务器来实时进行能量管理策略的优化计算,实时将优化计算结果发送给车辆控制系统以用于对车辆进行能量管理,从而达到效率最优。
所述可充电式混合动力汽车远程优化系统,包括:
车载数据终端,设置于可充电式混合动力汽车上,用于实时采集并发送车辆运行数据;
中心服务器,远程实时接收并记录所述车辆运行数据,实时接收智能交通系统提供的交通数据以获得未来预定时间窗口内的交通状态数据,基于所述车辆运行数据以及所述交通状态数据进行能量管理策略的优化计算,将所述优化计算结果发送给所述车载数据终端;
车载控制系统,设置于可充电式混合动力汽车上,与所述车载数据终端相连接以接收所述优化计算结果,并根据所述优化计算结果对车辆进行能量管理。
具体地,所述车辆运行数据至少包括车辆所在地、目的地、车速、加速度、档位、运行模式以及电池的荷电状态。
所述中心服务器具体包括:
无线通讯模块,用于与所述车载数据终端进行数据交互;
路线提取模块,基于GPS数据、所述车辆所在地以及所述目的地获得驾驶路线信息;
交通状态预测模块,基于所述驾驶路线信息以及智能交通系统提供的交通数据获得未来预定时间窗口内的交通状态数据;
工况预测模块,基于所述交通状态数据、所述车辆运行数据以及所述驾驶路线信息对所述预定时间窗口内的驾驶工况进行预测以获得预知工况;以及
在线优化模块,基于所述预知工况进行能量管理策略的优化计算,获得所述优化计算结果。
所述驾驶路线信息包括:行驶里程和/或道路坡度。
所述交通状态数据包括:交通流数据和/或信号灯状态。
所述中心服务器还设置成:将所述车辆运行数据根据车型进行分类,从而获得各个类型的车辆运行数据库,并基于所述车辆运行数据库建立对应车型的车辆运行数据模型以用于车辆运行数据进行能量管理策略的优化计算。
所述车载数据终端与所述中心服务器之间基于无线通信协议进行数据交换。所述无线通信协议具体可以为3G或者GPRS。
所述中心服务器还用于车辆与车辆之间进行通讯的网关。
利用上述可充电式混合动力汽车远程优化系统,可以实时的对车辆的能量管理策略进行优化计算以获得效率最优结果,解决了现有技术中无法实时的获得最优化的能量管理策略的问题。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的可充电式混合动力汽车远程优化系统结构示意图;
图2所示为图1中所示的中心服务器具体结构示意图;
图3所示为本发明另一实施例提供的可充电式混合动力汽车远程优化系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明提供的可充电式混合动力汽车远程优化系统进行进一步说明。
作为本发明一优选实施例,如图1所示,所述可充电式混合动力汽车远程优化系统包括设置于可充电式混合动力汽车上的车载数据终端101和车载控制系统102,以及远程的中心服务器200。其中,所述车载数据终端101与所述中心服务器200通过无线通讯协议进行数据交互,从而实现所述车载数据终端101实时的发送车辆运行数据以及接收所述中心服务器200根据所述车辆运行数据进行能量管理策略优化计算获得的优化计算结果。所述车载控制系统102从所述车载数据终端101接收所述优化计算结果后用于对车辆进行能量管理,以实现系统能量效率最优。
具体地,所述无线通信协议可以为3G或者GPRS。例如,所述车载数据终端101可通过短信的方式与所述中心服务器200之间进行数据交互。
所述车载数据终端101一方面用于实时采集并发送车辆运行数据给所述中心服务器200,所述车辆运行数据可以包括车辆所在地、目的地、车速、加速度、档位、运行模式和电池的荷电状态。所述车辆运行数据是进行能量管理策略优化计算的基础,因此根据不同的能量管理策略能量优化计算方法,可根据实际需求采集不同的车辆运行参数。所述车载数据终端101另一方面还用于接收所述中心服务器200发送的优化计算结果。
所述中心服务器200还实时接收智能交通系统提供的交通数据以获得未来预定时间窗口内的交通状态数据,基于所述车辆运行数据以及所述交通状态数据进行能量管理策略的优化计算,并将所述优化计算结果发送给所述车载数据终端101。所述车载控制系统102从所述车载数据终端101接收所述优化计算结果并根据所述优化计算结果对车辆进行能量管理,以实现最优控制。
如图2所示,所述中心服务器200具体包括:
无线通讯模块201,用于所述中心服务器200与车辆的车载数据终端101进行数据交互;具体地就是接收所述车辆运行数据,以及发送所述优化计算结果;
路线提取模块202,基于所述车辆运行数据获得所述车辆所在地、所述目的地,并且基于GPS数据、所述车辆所在地以及所述目的地获得车辆的驾驶路线信息;所述驾驶路线信息具体可以包括行驶里程和/或道路坡度;
交通状态预测模块203,基于所述驾驶路线信息以及智能交通系统提供的数据获得未来预定时间窗口内的交通状态数据;所述智能交通系统提供的数据可以包括交通流数据以及信号灯状态等信息,基于这些信息可以构建交通流模型,从而根据所述驾驶路线信息获取车辆在预定时间窗口内对应的交通状态数据;所述未来交通状态数据具体可以包括交通流数据和/或信号灯状态;
工况预测模块204,基于所述交通状态数据,所述车辆运行数据以及所述驾驶路线信息进行预定时间窗口内的驾驶工况预测,以获得的预测结果作为预知工况;由于能量管理策略的优化计算需要预知车辆的运行工况,而实际行车过程中无法真实的预先知道车辆全程的真实运行工况,因此通过对未来预定时间窗口内的交通状态进行预测,对车辆的运行路线进行预测,进而获知贴近真实运行工况的预知工况来进行能量管理策略优化计算;
在线优化模块205,基于所述预知工况进行能量管理策略的优化计算以获得所述优化计算结果。
可通过全局优化算法来进行能量管理策略的优化计算,所述全局优化算法具体可以为动态规划算法。基于所述预知工况以及所述预定时间窗口,将所述预知工况划分为N个采样点,从第N个采样点向前,计算每个采样点至终止采样点的最优目标值;直至计算至第1个采样点结束,从而得到整个行驶工况的最优控制。所述N值具体可以为50、100或者任何其他自然值。由优化理论可知,全局优化控制策略能够实现真正意义上的最优化,但是由于全局最优控制策略需要预先知道整个行驶工况,才能获得车辆在所述整个行驶工况下的全局最优性能,这在实际车辆的实时控制中难以得到应用。而本发明中,通过计算预定时间窗口内的预知工况,基于所述预知工况计算获得所述预定时间窗口内的最优控制策略,从而使得车辆在所述预定时间窗口内能够达到效率最优。当所述预定时间窗口选取合适时,可以使得所有时间窗口内的最优控制策略与整个行驶时间段内的最优控制策略逼近,从而解决了无法预知整个行驶工况的问题。
所述全局优化算法还可以为遗传算法,模拟退火算法等,具体可根据实际需要进行选择。
更进一步地,所述中心服务器200实时监控、记录及分析车辆组群的运行数据,从而获得各个类型的车辆运行数据库,并基于所述车辆运行数据库建立对应车型的车辆运行数据模型以用于车辆运行数据进行能量管理策略的优化计算,以便于在对相应类型的车辆进行优化计算时获得更加贴近事实的参数。
所述中心服务器200还可以如图3所示,作为车辆与车辆之间进行通讯以及数据交互的网关。具体地,车载数据终端101、车载数据终端301、车载数据终端401与车载数据终端501分别属于不同的车辆,这些车辆之间可通过所述中心服务器200作为网关进行数据交互。所述车载数据终端101、所述车载数据终端301、所述车载数据终端401与所述车载数据终端501仅为示意性说明,车辆的数量不限于此。
基于本发明提供的可充电式混合动力汽车远程优化系统,将大量复杂的计算转移到中心服务器200上进行,从而大大提高了计算速度以及效率,通过无线通信实时的将计算结果发送到车载控制系统102,对车辆的运行控制进行实时更新,使得汽车能量管理策略达到比较理想的状态。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,并不用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以对本发明的技术方案进行的修改或者同等替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种可充电式混合动力汽车远程优化系统,包括:
车载数据终端,设置于可充电式混合动力汽车上,用于实时采集并发送车辆运行数据;
中心服务器,远程实时接收并记录所述车辆运行数据;
车载控制系统,设置于可充电式混合动力汽车上;
其特征在于:
所述车辆运行数据至少包括车辆所在地、目的地、车速、加速度、档位、运行模式以及电池的荷电状态;
所述中心服务器还实时接收智能交通系统提供的交通数据以获得未来预定时间窗口内的交通状态数据,基于所述车辆运行数据以及所述交通状态数据进行能量管理策略的优化计算,将所述优化计算结果发送给所述车载数据终端;
所述车载控制系统与所述车载数据终端相连接以接收所述优化计算结果,并根据所述优化计算结果对车辆进行能量管理;
所述中心服务器具体包括:
无线通讯模块,用于与所述车载数据终端进行数据交互;
路线提取模块,基于GPS数据、所述车辆所在地以及所述目的地获得驾驶路线信息;
交通状态预测模块,基于所述驾驶路线信息以及智能交通系统提供的交通数据获得未来预定时间窗口内的交通状态数据;
工况预测模块,基于所述交通状态数据、所述车辆运行数据以及所述驾驶路线信息对所述预定时间窗口内的驾驶工况进行预测以获得预知工况;以及
在线优化模块,基于所述预知工况进行能量管理策略的优化计算,获得所述优化计算结果。
2.根据权利要求1所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述驾驶路线信息包括:行驶里程和/或道路坡度。
3.根据权利要求1所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述交通状态数据包括:交通流数据和/或信号灯状态。
4.根据权利要求1所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述中心服务器还设置成:将所述车辆运行数据根据车型进行分类,从而获得各个类型的车辆运行数据库,并基于所述车辆运行数据库建立对应车型的车辆运行数据模型以用于车辆运行数据进行能量管理策略的优化计算。
5.根据权利要求1所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述车载数据终端与所述中心服务器之间基于无线通信协议进行数据交换。
6.根据权利要求5所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述无线通信协议为3G或者GPRS。
7.根据上述任一权利要求所述的可充电式混合动力汽车远程优化系统,其特征在于,所述中心服务器还用于车辆与车辆之间进行通讯的网关。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |