CN112009455B - 混合动力车辆的能量管理方法、装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种混合动力车辆的能量管理方法、装置、计算机可读存储介质和车辆。所述方法包括：获取所述混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息；根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型；至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，并基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制。通过本公开的技术方案，可以充分利用电网相对廉价的电能，使得在行程结束时车辆的动力电池的电量下降至允许下限值，尽可能利用电能，减少油耗，发挥车辆的节油潜力，实现油费与电费的综合费用最低。

Description

混合动力车辆的能量管理方法、装置及车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种混合动力车辆的能量管理方法、装置及车辆。

背景技术

目前纯电动车辆发展较快，但是受到充电便利性和续驶里程等因素的制约，使得混合动力车辆得到了广泛关注。混合动力车辆兼具纯电动车辆和燃油车辆的优点，通过外部电网对动力电池进行充电，即降低了车辆的油耗和使用成本，又保证了车辆的续驶里程。

然而，由于混合动力车辆是否节油很大程度上由能量管理策略决定，现有技术中，车辆的能量管理策略多采用电量消耗/电量维持策略，即车辆先耗尽电池的电量，汽车工作在纯电动模式，当电量降低到一定值时，车辆由发动机及电动机混合驱动，转变为混合动力模式。该策略虽然在行驶里程较短时能实现较好的节油效果，但随着里程数的不断增加，其节油效果将变得越来越差。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种混合动力车辆的能量管理方法、装置、计算机可读存储介质及车辆

为了实现上述目的，本公开提供一种混合动力车辆的能量管理方法，包括：

获取所述混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息；

根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型；

至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，并基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制。

可选地，所述路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，所述动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在所述起始位置时的初始荷电状态SOC；

所述根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型，包括：

根据所述初始SOC和所述动力电池的历史耗电信息，确定所述混合动力车辆在纯电动行驶模式下的续驶里程；

若所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程大于或等于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为短工况；

若所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为城市工况；

若所述行驶路径包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为混合工况。

可选地，若所述行驶工况类型为短工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

确定所述能量管理策略为电量消耗CD策略；

所述基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

实时获取所述混合动力车辆的加速度；

在所述加速度位于预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶；

在所述加速度超出所述预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

可选地，若所述行驶工况类型为城市工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

根据以下公式确定所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_end为所述目的地，x_s为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc为所述混合动力车辆在x_s处的参考SOC；

所述基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

根据所述参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于比例积分微分PID控制算法和等效燃油消耗ECMS策略，控制所述混合动力车辆的电机和发动机为所述混合动力车辆提供能量。

可选地，若所述行驶工况类型为混合工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

针对所述起始位置至所述高速公路的入口位置之间的第一路段，根据以下公式确定所述第一路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_t1为所述高速公路的入口位置，x_s1为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc1为所述车辆在x_s1处的参考SOC；

针对所述高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据以下公式确定所述第二路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_med为在所述高速公路的出口位置处所述动力电池的期望SOC，S_t2为所述高速公路的出口位置，x_s2为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc2为所述车辆在x_s2处的参考SOC；

针对所述高速公路的出口位置至所述目的地之间的第三路段，根据以下公式确定所述第三路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，S_t3为所述目的地，x_s3为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc3为所述车辆在x_s3处的参考SOC；

其中，所述SOC_med的计算公式如下：

SOC_med＝SOC_min+min(SOC_ch,ΔSOC_ev)

其中，SOC_ch为所述混合动力车辆在所述第三路段以纯电动模式行驶计算得到的消耗量SOC，ΔSOC_ev为所述混合动力车辆的可允许最大充电量SOC；

所述基于所述电池管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

根据所述当前位置确定与所述车辆当前所处路段对应的参考SOC轨迹作为目标参考SOC轨迹；

根据所述目标参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制所述混合动力车辆的电机和/或发动机为所述混合动力车辆提供能量。

本公开还提供了一种混合动力车辆的能量管理装置，包括：

获取模块，用于获取所述混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息；

第一确定模块，用于根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型；

第二确定模块，用于至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略；

控制模块，用于基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制。

可选地，所述路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，所述动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在所述起始位置时的初始荷电状态SOC；

所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述初始SOC和所述动力电池的历史耗电信息，确定所述混合动力车辆在纯电动行驶模式下的续驶里程；

第二确定子模块，用于在所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程大于或等于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为短工况；

第三确定子模块，用于在所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为城市工况；

第四确定子模块，用于在所述行驶路径包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为混合工况。

可选地，所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为短工况时，确定所述能量管理策略为电量消耗CD策略；

所述控制模块包括：

第一获取子模块，用于实时获取所述混合动力车辆的加速度；

第一控制子模块，用于在所述加速度位于预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶；

第二控制子模块，用于在所述加速度超出所述预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

可选地，所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为城市工况时，根据以下公式确定所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_end为所述目的地，x_s为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc为所述混合动力车辆在x_s处的参考SOC；

所述控制模块包括：

第二获取子模块，用于获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

第五确定子模块，用于根据所述参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

第三控制子模块，用于将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法和ECMS策略，控制所述混合动力车辆的电机和发动机为所述混合动力车辆提供能量。

可选地，所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为混合工况时，针对所述起始位置至所述高速公路的入口位置之间的第一路段，根据以下公式确定所述第一路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_t1为所述高速公路的入口位置，x_s1为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc1为所述车辆在x_s1处的参考SOC；

针对所述高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据以下公式确定所述第二路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_med为在所述高速公路的出口位置处所述动力电池的期望SOC，S_t2为所述高速公路的出口位置，x_s2为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc2为所述车辆在x_s2处的参考SOC；

针对所述高速公路的出口位置至所述目的地之间的第三路段，根据以下公式确定所述第三路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，S_t3为所述目的地，x_s3为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc3为所述车辆在x_s3处的参考SOC；

其中，所述SOC_med的计算公式如下：

SOC_med＝SOC_min+min(SOC_ch,ΔSOC_ev)

其中，SOC_ch为所述混合动力车辆在所述第三路段以纯电动模式行驶计算得到的消耗量SOC，ΔSOC_ev为所述混合动力车辆的可允许最大充电量SOC；

所述控制模块包括：

第三获取子模块，用于获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

第六确定子模块，用于根据所述当前位置确定与所述车辆当前所处路段对应的参考SOC轨迹作为目标参考SOC轨迹；

第七确定子模块，用于根据所述目标参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

第四控制子模块，用于将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制所述混合动力车辆的电机和/或发动机为所述混合动力车辆提供能量。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序的指令，该程序指令被执行时实现本公开提供的混合动力车辆的能量管理方法的步骤。

本公开还提供了一种车辆，包括本公开提供的混合动力车辆的能量管理装置。

通过上述技术方案，至少可以达到如下技术效果：

获取混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息，根据规划信息和动力电池信息，确定混合动力车辆的行驶工况类型，至少根据行驶工况类型确定混合动力车辆的能量管理策略，并基于能量管理策略对混合动力车辆进行控制，可以充分利用电网相对廉价的电能，使得在行程结束时车辆的动力电池的电量下降至允许下限值，尽可能利用电能，减少油耗，发挥车辆的节油潜力，实现油费与电费的综合费用最低。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种车辆能量管理方法的流程图；

图2示出了在短工况下混合动力车辆的能量管理方法的SOC控制参数轨迹图；

图3示出了在城市工况下混合动力车辆的能量管理方法的SOC控制参数轨迹图；

图4示出了在混合工况下混合动力车辆的能量管理方法的SOC控制参数轨迹图；

图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种混合动力车辆的能量管理方法的控制策略架构图；

图6是根据本公开一示例性实施例示出的一种混合动力车辆的能量管理装置的框图；

图7是根据本公开另一示例性实施例示出的一种混合动力车辆的能量管理装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，本公开的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必理解为特定的顺序或先后次序。

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种混合动力车辆的能量管理方法，该方法可由车辆的整车控制器或者与车辆通信连接的控制设备执行，如图1所示，该方法包括以下步骤：

在步骤S101中，获取混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息。

在步骤S102中，根据路径规划信息和动力电池信息，确定混合动力车辆的行驶工况类型。

在步骤S103中，至少根据行驶工况类型确定混合动力车辆的能量管理策略。

在步骤S104中，基于能量管理策略对混合动力车辆进行控制。

为了使本领域的技术人员更好地理解本公开的内容，接下来，对上述各个步骤进行详细说明。

在本公开的一个实施例中，针对上述步骤S101，路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在起始位置时的初始SOC(State of Charge，荷电状态)。

具体地，混合动力车辆的动力电池信息可以通过车辆的整车控制器和相关的传感器获得，路径规划信息可以通过车载导航设备获得。

在一种可能的实现方式中，首先获取车辆的起始位置和目的地，然后根据车辆的起始位置和目的地生成至少一条候选行驶路径，并获取与至少一条行驶路径对应的路径规划信息，该路径规划信息用于使用户从至少一条候选行驶路径选择一条路径作为行驶路径。

进一步地，可通过车辆的信息显示装置显示至少一条候选行驶路径的交通状态、总行驶里程、沿途的充电站和加油站等信息，并综合油费和电费计算候选行驶路径的行程的用车成本，便于提供多种行驶方案以供用户选择一条行驶路径。

在另一种可能的实现方式中，可以先根据车辆的历史行驶数据预测目的地，然后根据目的地和车辆的起始位置确定行驶路径，并获取与该行驶路径对应的路径规划信息。

示例地，如果在连续天数的每一天的同一预设时间段内，车辆的历史行驶数据中的行驶路径的行程信息相同，那么当用户在此预设时间段内使用车辆时，有很大的概率驾驶车辆行驶至相同的目的地，此时，车辆会将历史行驶数据中的行驶路径直接作为行驶路径。

具体地，可以从车载导航设备获取大量的GPS出行数据，应用这些数据在出行前或出行过程中预测出行目的地，并将与该出行目的地信息对应的行驶路径提供给用户，将节省出用户在车载导航设备或手机导航软件中输入出行目的地的操作，方便出行目的地查询和路径查询，并向用户推荐目的地附近的加油站、充电站和商场等设施，满足用户出行需求。

需要补充说明的是，本公开实施例中的方法也可以用于行车过程中，如将车辆的当前位置作为行驶路径的起始位置，将此时混合动力车辆的动力电池的SOC作为初始SOC。

针对上述步骤S102，可以根据初始SOC和动力电池的历史耗电信息，确定混合动力车辆在纯电动模式下的续驶里程。示例地，在行驶路径确定的基础上就可以结合历史行驶数据中的每日行驶里程数、用户驾驶习惯、行驶路径的交通状况等信息综合预测续航里程。

然后，将续驶里程与总行驶里程进行比较得到比较结果，并根据比较结果和行驶路径中包含的道路类型来确定混合动力车辆的行驶工况。

具体地，若在行驶路径不包括高速公路且续驶里程大于或等于总行驶里程，则确定行驶工况类型为短工况；若行驶路径不包括高速公路且行驶里程小于总行驶里程，则确定行驶工况类型为城市工况；若行驶路径包括高速公路且续驶里程小于总行驶里程，则确定行驶工况类型为混合工况。

针对不同的行驶工况类型，可以制定不同的能量管理策略。接下来，通过具体的实施例对不同工况类型下的能量管理策略以及基于能量管理策略对车辆进行控制的方式进行详细说明。

情况一：如图2所示，行驶工况类型为短工况。

针对上述步骤S103，确定混合动力车辆的能量管理策略为CD(Charge Depleting，电量消耗)策略。

对应于上述步骤S104，该步骤具体包括：实时获取混合动力车辆的加速度，在加速度位于预设范围的情况下，控制混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶，在加速度超出预设范围的情况下，控制混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

值得说明的是，加速的预设范围可以是在混合动力车辆出厂前根据需要进行标定得到的，如果混合动力车辆的加速度超出该范围，即在车辆需要急加速时，纯电动行驶模式下不足以提供该加速度下的动力，此时，混合动力车辆将以混合动力行驶模式行驶，通过发动机将燃油转化为动力，以达到急加速的目的。

示例地，在整个行驶路径的行程中，混合动力车辆的动力电池的SOC随着行驶路径的剩余里程数减少而持续下降，直至车辆到达目的地。此时，混合动力车辆的动力电池的SOC在预设下限值SOC_min以上。

需要补充说明的是，本公开实施例中的SOC控制参数轨迹图仅是为了示意混合动力车辆的动力电池的SOC变化趋势，在实际工程应用中并不是完全是直线下降的。

情况二：如图3所示，行驶工况类型为城市工况。

针对上述步骤S103，根据公式(1)确定动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_end为目的地，x_s为混合动力车辆的当前位置，y_soc为混合动力车辆在x_s处的参考SOC。

对应于上述步骤S104，该步骤具体包括：获取混合动力车辆的当前位置和与当前位置对应的动力电池的SOC，根据参考SOC轨迹确定与混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC，将参考SOC作为控制目标，以当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID(Proportional-Integral-Derivative，比例积分微分)控制算法和ECMS(Equivalent Fuel ConsumptionMinimization，等效燃油消耗)策略，控制混合动力车辆的电机和发动机为混合动力车辆提供能量。

值得说明的是，将参考SOC作为控制目标，以当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法和ECMS策略对车辆进行控制的具体方式，为本领域技术人员所公知的，此处不再详细描述。

另外，在本公开提供的实施例中，预设下限值SOC_min可以是一个区间范围值，例如动力电池SOC总容量的30％附近，本公开对此不作限定。

示例地，在整个行驶路径的行程中，车辆的整车控制器控制动力电池SOC放电，具体地，根据车辆实时GPS位置信息和行驶路径目的地的位置调整车辆在剩余行驶里程中动力电池的SOC，使得动力电池SOC在行驶路径的目的地恰好降低至预设下限值SOC_min。

需要补充说明的是，如果行驶路径上存在充电站，也可以使车辆在到达充电站时确保动力电池的SOC降低至预设下限值SOC_min，以便利用廉价的电能减少燃油的消耗。

情况三：如图4所示，行驶工况类型为混合工况。

针对上述步骤S103，对于行驶路径的起始位置至高速公路的入口位置之间的第一路段，根据公式(2)确定第一路段对应的动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为初始SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_t1为所述高速公路的入口位置，x_s1为混合动力车辆的当前位置，y_soc1为混合动力车辆在x_s1处的参考SOC。

对于高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据公式(3)确定第二路段对应的动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_med为在高速公路的出口位置处混合动力车辆的动力电池的期望SOC，S_t2为高速公路的出口位置，x_s2为混合动力车辆的当前位置，y_soc2为混合动力车辆在x_s2处的参考SOC。

对于高速公路的出口位置至目的地之间的第三路段，根据公式(4)确定第三路段对应的动力电池的参考SOC轨迹：

其中，S_t3为目的地，x_s3为混合动力车辆的当前位置，y_soc3为混合动力车辆在x_s3处的参考SOC。

其中，SOC_med的计算公式如下式(5)：

SOC_med＝SOC_min+min(SOC_ch,ΔSOC_ev) (5)

其中，SOC_ch为混合动力车辆在第三路段以纯电动模式行驶计算得到的消耗量SOC，ΔSOC_ev为混合动力车辆的可允许最大充电量SOC。

对应于上述步骤S104，该步骤具体包括：获取混合动力车辆的当前位置和与当前位置对应的动力电池的SOC，根据当前位置确定与混合动力车辆的当前位置的参考SOC，将参考SOC作为控制目标，以当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制混合动力车辆的电机和/或发动机为混合动力车辆提供能量。

需要补充说明的是，SOC_med按照公式(5)进行计算，若在第三路段的行程中使用纯电动模式，即只有电机工作，通过计算纯电动模式下的消耗量SOC_ch，如果SOC_ch小于或等于ΔSOC_ev，则认为在第二路段的行程中电机发电存储在动力电池的SOC能够满足第三路段的行程需要，如果SOC_ch大于ΔSOC_ev，则认为在第二路段的行程中电机发电存储在动力电池的SOC无法满足第三路段的行程需要，也即第三路段的行程还需要发动机工作。但是，无论SOC_ch和ΔSOC_ev的大小关系如何，最终行驶路径的行程结束即车辆行驶至目的地时，动力电池的SOC需要达到SOC_min。

示例地，当混合动力车辆的行驶路径包括高速公路时，该高速公路的入口位置和出口位置就被确定，此时，车辆的整车控制器就将该行驶路径的行程分为三段，即第一路段的行程、第二路段的行程和第三路段的行程。

在第一路段的行程中，车辆的电机工作或者车辆的电机与发动机同时工作，车辆的动力电池SOC按照公式(2)计算的参考SOC跟随变化，使得车辆的油耗和电耗综合能量最小，并在进入高速路段的入口时满足动力电池的SOC达到SOC_min。特别地，若第一路段的行驶里程较短，在进入高速路段的入口时动力电池的SOC也可以高于SOC_min。在第二路段的行程中，车辆的发动机工作，发动机输出的一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力驱动电机发电存储在动力电池中，使得动力电池的SOC增加到SOC_med。在第三路段的行程中，车辆的电机工作或者电机与发动机同时工作，确保车辆在到达行驶路径的目的地时动力电池的SOC达到SOC_min。

在整个行驶路径的行程中，可以将行驶路径分为若干片段，并确定每一片段下车辆的行驶工况，并提前预估高速公路的出口位置到目的地所需要的电量，将所需要的电量与可允许最大充电量的较小者作为高速路段的行车发电模式下的充电量SOC，保证了燃油转化为电能的经济性，避免了充电量SOC过剩，能量二次转化(即燃油先转化为电能后再驱动车辆)情形的发生。实现了尽可能地利用电能，较少燃油的消耗，实现综合费用最低。

同时，由于参考SOC限制了车辆SOC的分配值，通过参考SOC保证了车辆的动力电池SOC始终处于SOC_min以上，在降低油耗的同时也可以保证车辆的动力性，避免了动力电池大功率放电和长时间放电，有效延长了动力电池的使用寿命。

通过本公开提供的方法，通过获取到的动力电池信息和车辆的路径规划信息确定混合动力车辆的行驶工况类型，基于与行驶工况类型相适应的能量管理策略对混合动力车辆进行控制，可以充分利用电网相对廉价的电能，使得在行程结束时车辆的动力电池的电量下降至允许下限值，尽可能利用电能，减少油耗，发挥车辆的节油潜力，实现油费与电费的综合费用最低。

如图5所示，针对上述步骤S104，基于能量管理策略对混合动力车辆进行控制，其目的主要是使混合动力车辆的动力电池的SOC沿规划的SOC控制参数轨迹下降。

在车辆行驶过程中，首先由导航模块获取行驶路径的信息(例如坡道、里程、交通状态等)，行驶工况识别模块结合驾驶员自适应模块的信息车辆的行驶参数信息(例如速度、用户的驾驶习惯)，确定行驶路径的行驶工况类型，并根据该行驶工况确定参考SOC值SOC_ref。然后，SOC比较器将当前动力电池SOC值SOC与参考SOC值SOC_ref的差值ΔSOC作为输出的控制参数，经过在线整定模块(如PID控制模块)后得到发动机的转矩和电机的转矩输出，以获得满足行驶需求的转矩的分配方式。

具体地，确定差值ΔSOC后就可以实现功率的分配，由车辆的整车控制器分析如何达到目标SOC，例如通过调整电机功率和发动机功率实现SOC的调整，经过门限值控制模块过滤，满足相关条件后将控制参数传递给车辆的部件控制层控制器，由车辆的部件控制层控制车辆执行与行驶工况类型匹配的控制策略。

本公开还提供了一种混合动力车辆的能量管理装置，如图6所示，该装置600包括获取模块601、第一确定模块602、第二确定模块603和控制模块604。

该获取模块601用于获取混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息。该第一确定模块602用于根据路径规划信息和动力电池信息，确定混合动力电池的行驶工况类型。该第二确定模块603，用于至少根据行驶工况类型确定混合动力车辆的能量管理策略。该控制模块604用于基于能量管理策略对混合动力车辆进行控制。

在本公开的一个实施例中，路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在起始位置时的荷电状态SOC。如图7所示，第一确定模块602包括第一确定子模块621、第二确定子模块622、第三确定子模块623和第四确定子模块624。

该第一确定子模块621用于根据初始SOC和动力电池的历史耗电信息，确定混合动力车辆在纯电动行驶模式下的续驶里程。该第二确定子模块622用于在行驶路径不包括高速公路且续驶里程大于或等于总行驶里程时，确定行驶工况类型为短工况。该第三确定子模块623用于在行驶路径不包括高速公路且续驶里程小于总行驶里程时，确定行驶工况类型为城市工况。该第四确定子模块624用于在行驶路径包括高速公路且续驶里程小于总行驶里程时，确定行驶工况类型为混合工况。

在本公开的另一个实施例中，第二确定模块603用于在行驶工况类型为短工况时，确定能量管理策略为CD策略。

如图7所示，控制模块604包括第一获取子模块641、第一控制子模块642和第二控制子模块643。该第一获取子模块641用于实时获取混合动力车辆的加速度。该第一控制子模块642用于在加速度位于预设范围的情况下，控制混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶。该第二控制子模块643用于在加速度超出预设范围的情况下，控制混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

在本公开的另一个实施例中，第二确定模块603用于在行驶工况类型为城市工况时，根据公式(1)确定动力电池的参考SOC轨迹。

如图7所示，控制模块604包括第二获取子模块644、第五确定子模块645和第三控制子模块646。该第二获取子模块644用于获取混合动力车辆的当前位置和与当前位置对应的动力电池的SOC。该第五确定子模块645用于根据参考SOC轨迹确定与混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC。该第三控制子模块646用于将参考SOC作为控制目标，以当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法和ECMS策略，控制混合动力车辆的电机和发动机为混合动力车辆提供能量。

在本公开的另一个实施例中，第二确定模块603用于在行驶工况类型为混合工况时，针对起始位置至高速公路的入口位置之间的第一路段，根据公式(2)确定第一路段对应的动力电池的参考SOC轨迹。针对高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据公式(3)确定第二路段对应的动力电池的参考SOC轨迹。针对高速公路的出口位置至目的地之间的第三路段，根据公式(4)确定第三路段对应的动力电池的参考SOC轨迹。

如图7所示，控制模块604包括第三获取子模块647、第六确定子模块648、第七确定子模块649和第四控制子模块6410。该第三获取子模块647用于获取混合动力车辆的当前位置和与当前位置对应的动力电池的SOC。该第六确定子模块648用于根据当前位置确定与车辆当前位置所处路段对应的参考SOC轨迹作为目标参考SOC轨迹。该第七确定子模块649用于根据目标参考SOC轨迹确定与混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC。该第四控制子模块6410用于将参考SOC作为控制目标，以当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制混合动力车辆的电机和/或发动机为混合动力车辆提供能量。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过本公开提供的装置，通过获取到的动力电池信息和车辆的路径规划信息确定混合动力车辆的行驶工况类型，基于与行驶工况类型相适应的能量管理策略对混合动力车辆进行控制，可以充分利用电网相对廉价的电能，使得在行程结束时车辆的动力电池的电量下降至允许下限值，尽可能利用电能，减少油耗，发挥车辆的节油潜力，实现油费与电费的综合费用最低。

本公开还提供了一种车辆，包括本公开实施例提供的混合动力车辆的能量管理装置，对于混合动力车辆的能量管理装置，在此不在赘述。

通过本公开提供的车辆，通过获取到的动力电池信息和车辆的路径规划信息确定混合动力车辆的行驶工况类型，基于与行驶工况类型相适应的能量管理策略对混合动力车辆进行控制，可以充分利用电网相对廉价的电能，使得在行程结束时车辆的动力电池的电量下降至允许下限值，尽可能利用电能，减少油耗，发挥车辆的节油潜力，实现油费与电费的综合费用最低。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的能量管理方法，其特征在于，包括：

获取所述混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息；

根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型；

至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，并基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制；

其中，所述路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，所述动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在所述起始位置时的初始荷电状态SOC；

所述根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型，包括：

根据所述初始荷电状态SOC和所述动力电池的历史耗电信息，确定所述混合动力车辆在纯电动行驶模式下的续驶里程；

若所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程大于或等于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为短工况；

若所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为城市工况；

若所述行驶路径包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程，则确定所述行驶工况类型为混合工况；

若所述行驶工况类型为混合工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

针对所述起始位置至所述高速公路的入口位置之间的第一路段，根据以下公式确定所述第一路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始荷电状态SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_t1为所述高速公路的入口位置，x_s1为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc1为所述车辆在x_s1处的参考SOC；

针对所述高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据以下公式确定所述第二路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_med为在所述高速公路的出口位置处所述动力电池的期望SOC，S_t2为所述高速公路的出口位置，x_s2为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc2为所述车辆在x_s2处的参考SOC；

针对所述高速公路的出口位置至所述目的地之间的第三路段，根据以下公式确定所述第三路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，S_t3为所述目的地，x_s3为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc3为所述车辆在x_s3处的参考SOC；

其中，所述SOC_med的计算公式如下：

SOC_med＝SOC_min+min(SOC_ch,ΔSOC_ev)

其中，SOC_ch为所述混合动力车辆在所述第三路段以纯电动模式行驶计算得到的消耗量SOC，ΔSOC_ev为所述混合动力车辆的可允许最大充电量SOC；

所述基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

根据所述当前位置确定与所述车辆当前所处路段对应的参考SOC轨迹作为目标参考SOC轨迹；

根据所述目标参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制所述混合动力车辆的电机和/或发动机为所述混合动力车辆提供能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述行驶工况类型为短工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

确定所述能量管理策略为电量消耗CD策略；

所述基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

实时获取所述混合动力车辆的加速度；

在所述加速度位于预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶；

在所述加速度超出所述预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述行驶工况类型为城市工况，则所述至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略，包括：

根据以下公式确定所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始荷电状态SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_end为所述目的地，x_s为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc为所述混合动力车辆在x_s处的参考SOC；

所述基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制，包括：

获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

根据所述参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于比例微分积分PID控制算法和等效燃油消耗ECMS策略，控制所述混合动力车辆的电机和发动机为所述混合动力车辆提供能量。

4.一种混合动力车辆的能量管理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述混合动力车辆的动力电池信息和从起始位置行驶至目的地的路径规划信息；

第一确定模块，用于根据所述路径规划信息和所述动力电池信息，确定所述混合动力车辆的行驶工况类型；

第二确定模块，用于至少根据所述行驶工况类型确定所述混合动力车辆的能量管理策略；

控制模块，用于基于所述能量管理策略对所述混合动力车辆进行控制；

所述路径规划信息包括总行驶里程和行驶路径的道路信息，所述动力电池信息包括动力电池的历史耗电信息和在所述起始位置时的初始荷电状态SOC；

所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述初始荷电状态SOC和所述动力电池的历史耗电信息，确定所述混合动力车辆在纯电动行驶模式下的续驶里程；

第二确定子模块，用于在所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程大于或等于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为短工况；

第三确定子模块，用于在所述行驶路径不包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为城市工况；

第四确定子模块，用于在所述行驶路径包括高速公路且所述续驶里程小于所述总行驶里程时，确定所述行驶工况类型为混合工况；

所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为混合工况时，针对所述起始位置至所述高速公路的入口位置之间的第一路段，根据以下公式确定所述第一路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始荷电状态SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_t1为所述高速公路的入口位置，x_s1为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc1为所述车辆在x_s1处的参考SOC；

针对所述高速公路的入口位置至出口位置之间的第二路段，根据以下公式确定所述第二路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_med为在所述高速公路的出口位置处所述动力电池的期望SOC，S_t2为所述高速公路的出口位置，x_s2为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc2为所述车辆在x_s2处的参考SOC；

针对所述高速公路的出口位置至所述目的地之间的第三路段，根据以下公式确定所述第三路段对应的所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，S_t3为所述目的地，x_s3为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc3为所述车辆在x_s3处的参考SOC；

其中，所述SOC_med的计算公式如下：

SOC_med＝SOC_min+min(SOC_ch,ΔSOC_ev)

其中，SOC_ch为所述混合动力车辆在所述第三路段以纯电动模式行驶计算得到的消耗量SOC，ΔSOC_ev为所述混合动力车辆的可允许最大充电量SOC；

所述控制模块包括：

第三获取子模块，用于获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

第六确定子模块，用于根据所述当前位置确定与所述车辆当前所处路段对应的参考SOC轨迹作为目标参考SOC轨迹；

第七确定子模块，用于根据所述目标参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

第四控制子模块，用于将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法控制所述混合动力车辆的电机和/或发动机为所述混合动力车辆提供能量。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为短工况时，确定所述能量管理策略为电量消耗CD策略；

所述控制模块包括：

第一获取子模块，用于实时获取所述混合动力车辆的加速度；

第一控制子模块，用于在所述加速度位于预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以纯电动行驶模式行驶；

第二控制子模块，用于在所述加速度超出所述预设范围的情况下，控制所述混合动力车辆以混合动力行驶模式行驶。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块用于：

在所述行驶工况类型为城市工况时，根据以下公式确定所述动力电池的参考SOC轨迹：

其中，SOC_ini为所述初始荷电状态SOC，SOC_min为预设SOC下限值，S_end为所述目的地，x_s为所述混合动力车辆的当前位置，y_soc为所述混合动力车辆在x_s处的参考SOC；

所述控制模块包括：

第二获取子模块，用于获取所述混合动力车辆的当前位置和与所述当前位置对应的所述动力电池的SOC；

第五确定子模块，用于根据所述参考SOC轨迹确定与所述混合动力车辆的当前位置相对应的参考SOC；

第三控制子模块，用于将所述参考SOC作为控制目标，以所述当前位置对应的SOC作为反馈，基于PID控制算法和ECMS策略，控制所述混合动力车辆的电机和发动机为所述混合动力车辆提供能量。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序的指令，其特征在于，该指令被执行时实现权利要求1～3中任一项所述方法的步骤。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求4～6中任一项所述的混合动力车辆的能量管理装置。

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