CN108674411A - 一种混合动力汽车能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车能量管理系统，包括汽车建模模块、策略确定模块和能量管理模块，所述汽车建模模块用于建立混合动力汽车动力系统模型，所述策略确定模块用于根据汽车动力系统模型确定能量管理策略，所述能量管理模块根据能量管理策略对混合动力汽车进行能量管理。本发明的有益效果为：提供了一种混合动力汽车能量管理系统，通过对混合动力汽车动力系统进行建模，实现了混合动力汽车能量的有效管理。

Description

一种混合动力汽车能量管理系统

技术领域

本发明涉及能量管理技术领域，具体涉及一种混合动力汽车能量管理系统。

背景技术

混合动力汽车的动力系统由多个动力源组成，通过能量管理策略可以实现需求功率在多个动力源之间的合理分配以及动力系统各部件之间的协调控制，从而达到在保持良好动力性的前提下，提高整车燃油经济性的目的。

能量管理策略是混合动力汽车研发过程中的关键技术，其设计成功与否直接影响整车的运行性能，现有能量管理策略考虑问题不够全面，具有一定局限性，不能很好的对实现混合动力汽车能量的有效管理。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种混合动力汽车能量管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种混合动力汽车能量管理系统，包括汽车建模模块、策略确定模块和能量管理模块，所述汽车建模模块用于建立混合动力汽车动力系统模型，所述策略确定模块用于根据汽车动力系统模型确定能量管理策略，所述能量管理模块根据能量管理策略对混合动力汽车进行能量管理。

本发明的有益效果为：提供了一种混合动力汽车能量管理系统，通过对混合动力汽车动力系统进行建模，实现了混合动力汽车能量的有效管理。

可选的，所述汽车建模模块包括参数获取子模块、发动机建模子模块和动力电池建模子模块，所述参数获取子模块用于获取动力系统中发动机、动力电池和电机参数，所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型。

可选的，所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，具体为：采用下式计算发动机效率：

式中，ρ₁表示标准大气压下发动机效率，a₁表示发动机的燃油消耗率，单位为g/kW·h，b₁表示汽油质量低热值，单位为kJ/kg，σ₁表示环境因子，σ₁∈[0，1]。

可选的，所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型，具体为：

将动力电池看作一个电压源和一个电阻组成等效电路，动力电池的充电效率为：

式中，ρ₂表示动力电池的充电效率，E_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电动势，R_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电池内阻，P(t)表示当前时刻动力电池的输出功率；

动力电池的放电效率为：

式中，ρ₃表示动力电池的放电效率。

可选的，所述策略确定模块包括目标函数确定子模块、约束条件确定子模块和策略确定子模块，所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略。

可选的，所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，具体为：将每个时刻发动机的实际油耗和电机消耗电量的等效油耗的综合最小作为能量管理目标，根据发动机的参数和效率模型确定发动机的实际燃油消耗率，根据动力电池的参数和效率模型以及电机参数确定电机的等效燃油消耗率，采用下式确定能量管理目标函数：

式中，M表示能量管理目标函数值，M₁表示发动机功率P₂(t)下的实际燃油消耗率，M₂表示电机功率P₁(t)下的等效燃油消耗率，P₁(t)示当前时刻电机的功率，P₂(t)表示当前时刻发动机的功率；其中，

式中，R表示汽油质量热值常数，sign[P₁(t)]表示符号函数，μ₁表示电机的等效燃油系数。

可选的，所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，具体为：确定能量管理目标函数的约束条件为：

式中，X(t)表示汽车当前时刻的需求功率，P_1min和P_1max分别表示电机的最小功率和最大功率，P_2min和P_2max分别表示发动机的最小功率和最大功率；

所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略，具体为：最小化目标函数，得到最优的能量管理策略。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

附图标记：

汽车建模模块1、策略确定模块2、能量管理模块3。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种混合动力汽车能量管理系统，包括汽车建模模块1、策略确定模块2和能量管理模块3，所述汽车建模模块1用于建立混合动力汽车动力系统模型，所述策略确定模块2用于根据汽车动力系统模型确定能量管理策略，所述能量管理模块3根据能量管理策略对混合动力汽车进行能量管理；

本实施例提供了一种混合动力汽车能量管理系统，通过对混合动力汽车动力系统进行建模，实现了混合动力汽车能量的有效管理。

优选的，所述汽车建模模块1包括参数获取子模块、发动机建模子模块和动力电池建模子模块，所述参数获取子模块用于获取动力系统中发动机、动力电池和电机参数，所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型；

所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，具体为：采用下式计算发动机效率：

式中，ρ₁表示标准大气压下发动机效率，a₁表示发动机的燃油消耗率，单位为g/kW·h，b₁表示汽油质量低热值，单位为kJ/kg，σ₁表示环境因子，σ₁∈[0，1]；

所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型，具体为：

将动力电池看作一个电压源和一个电阻组成等效电路，动力电池的充电效率为：

式中，ρ₂表示动力电池的充电效率，E_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电动势，R_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电池内阻，P(t)表示当前时刻动力电池的输出功率；

动力电池的放电效率为：

式中，ρ₃表示动力电池的放电效率；

本优选实施例通过获取动力系统中发动机和动力电池的参数，建立发动机和动力电池的效率模型，为后续确定能量管理策略奠定了基础，具体的，发动机效率模型充分考虑了环境因子对发动机效率的影响，得到了更加符合实际应用的发动机效率模型，电池效率模型充分考虑了动力电池剩余电量的变化，并分别给出了充电效率和放电效率，有助于提高后续计算效率。

优选的，所述策略确定模块2包括目标函数确定子模块、约束条件确定子模块和策略确定子模块，所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略：

所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，具体为：将每个时刻发动机的实际油耗和电机消耗电量的等效油耗的综合最小作为能量管理目标，根据发动机的参数和效率模型确定发动机的实际燃油消耗率，根据动力电池的参数和效率模型以及电机参数确定电机的等效燃油消耗率，采用下式确定能量管理目标函数：

式中，M表示能量管理目标函数值，M₁表示发动机功率P₂(t)下的实际燃油消耗率，M₂表示电机功率P₁(t)下的等效燃油消耗率，Px(t)示当前时刻电机的功率，P₂(t)表示当前时刻发动机的功率；其中，

式中，R表示汽油质量热值常数，sign[P₁(t)]表示符号函数，μ₁表示电机的等效燃油系数；

所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，具体为：确定能量管理目标函数的约束条件为：

式中，X(t)表示汽车当前时刻的需求功率，P_1min和P_1max分别表示电机的最小功率和最大功率，P_2min和P_2max分别表示发动机的最小功率和最大功率；

所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略，具体为：最小化目标函数，得到最优的能量管理策略。

本优选实施例通过最小化目标函数，实现了混合动力汽车最优的能量管理策略的确定，具体的，目标函数充分考虑了发动机的燃油消耗率和电机的等效燃油消耗率，约束条件充分考虑了发动机和电机的最大最小功率，为准确获取最有能量策略提供了保证。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术目的地应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，包括汽车建模模块、策略确定模块和能量管理模块，所述汽车建模模块用于建立混合动力汽车动力系统模型，所述策略确定模块用于根据汽车动力系统模型确定能量管理策略，所述能量管理模块根据能量管理策略对混合动力汽车进行能量管理。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述汽车建模模块包括参数获取子模块、发动机建模子模块和动力电池建模子模块，所述参数获取子模块用于获取动力系统中发动机、动力电池和电机参数，所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型。

3.根据权利要求2所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述发动机建模子模块用于根据发动机参数建立发动机效率模型，具体为：采用下式计算发动机效率：

式中，ρ₁表示标准大气压下发动机效率，a₁表示发动机的燃油消耗率，单位为g/kW·h，b₁表示汽油质量低热值，单位为kJ/kg，σ₁表示环境因子，σ₁∈[0，1]。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述动力电池建模子模块用于根据动力电池参数建立动力电池效率模型，具体为：

将动力电池看作一个电压源和一个电阻组成等效电路，动力电池的充电效率为：

式中，ρ₂表示动力电池的充电效率，E_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电动势，R_SOC(t)表示随动力电池剩余电量变化的电池内阻，P(t)表示当前时刻动力电池的输出功率；

动力电池的放电效率为：

式中，ρ₃表示动力电池的放电效率。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述策略确定模块包括目标函数确定子模块、约束条件确定子模块和策略确定子模块，所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略。

6.根据权利要求5所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述目标函数确定子模块用于确定能量管理的目标函数，具体为：将每个时刻发动机的实际油耗和电机消耗电量的等效油耗的综合最小作为能量管理目标，根据发动机的参数和效率模型确定发动机的实际燃油消耗率，根据动力电池的参数和效率模型以及电机参数确定电机的等效燃油消耗率，采用下式确定能量管理目标函数：

式中，M表示能量管理目标函数值，M₁表示发动机功率P₂(t)下的实际燃油消耗率，M₂表示电机功率P₁(t)下的等效燃油消耗率，P₁(t)示当前时刻电机的功率，P₂(t)表示当前时刻发动机的功率；其中，

式中，R表示汽油质量热值常数，sign[P₁(t)]表示符号函数，μ₁表示电机的等效燃油系数。

7.根据权利要求6所述的混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述约束条件确定子模块用于确定能量管理的约束条件，具体为：确定能量管理目标函数的约束条件为：

式中，X(t)表示汽车当前时刻的需求功率，P_1min和P_1max分别表示电机的最小功率和最大功率，P_2min和P_2max分别表示发动机的最小功率和最大功率；

所述策略确定子模块用于确定能量管理最优策略，具体为：最小化目标函数，得到最优的能量管理策略。