CN113183777A - 混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备 - Google Patents

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CN113183777A CN202110649500.8A CN202110649500A CN113183777A CN 113183777 A CN113183777 A CN 113183777A CN 202110649500 A CN202110649500 A CN 202110649500A CN 113183777 A CN113183777 A CN 113183777A
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Abstract

本发明公开了混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备，该发明包括：获取车辆的循环工况，根据预设的规则对在循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略，根据蓄电池荷电状态、车辆需求功率、燃料电池功率和蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程，根据状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据燃料电池功率最优解确定燃料电池和蓄电池的功率分配关系；根据功率分配关系对第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略，根据第二能量管理策略对混合动力系统进行能量管理。本发明实时监测车辆的能量状态，通过控制混合动力系统各动力源的能量流动在实现实时控制的同时提高了车辆的能量利用效率以及燃油经济性。

Description

混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备。
背景技术
燃料电池/蓄电池混合动力系统具有噪音低和零排放等优势，其中，燃料电池是主要供能装置，蓄电池是辅助电源，通过能量管理满足车辆行驶功率需求。合理的能量管理可有效分配动力源的功率，并有望提升车辆的燃油经济性。
目前，能量管理策略(Energy Management Strategy，EMS)一般是以经验为主制定的具有启发式的控制策略，其中，基于确定性规则的策略一般是采用确定值对控制规则进行描述的策略，实时性较好，如状态机控制、功率跟随控制等。基于模糊控制的能量管理策略是采用模糊值对控制规则进行描述的策略，比如模糊预测控制。这些方法由于缺乏理论依据，无法实现全局最优。基于优化的能量管理策略一般是通过一些优化算法，使系统的燃油消耗最优，虽然可以实现全局最优，但由于需要提前知道全局工况信息且计算量较大难以应用于实时控制。
综上，目前亟需一种混合动力系统能量管理的技术，用于解决上述现有技术存在的问题。
发明内容
由于现有方法存在上述问题，本发明提供混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备。
第一方面，本发明提供了混合动力系统能量管理的方法，包括：
获取车辆的循环工况；
根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；
根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；
根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；
根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；
根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；
根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
进一步地，所述车辆为挖掘机；所述第二能量管理策略包含针对挖掘机工况的启动模式、运行模式、能量回收模式以及停机模式。
进一步地，根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解，根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系，包括：
获取性能指标以及约束条件；所述性能指标用于指示所述燃料电池的燃料消耗量；所述约束条件包括所述燃料电池的约束条件、所述蓄电池的约束条件以及所述电机的约束条件；
根据所述性能指标、所述约束条件、所述状态方程确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系。
进一步地，所述根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略，包括：
根据所述功率分配关系确定在所述循环工况下所述燃料电池功率与所述车辆需求功率之间的函数关系；
根据所述函数关系对所述第一能量管理策略改进得到所述第二能量管理策略。
进一步地，所述性能指标的具体计算公式如下：
Figure BDA0003111187750000031
其中，PFC为燃料电池功率，
Figure BDA0003111187750000032
表示燃料电池的氢气消耗速率，tf、t0分别为0时刻和f时刻。
第二方面，本发明提供了一种混合动力系统能量管理的装置，包括：
获取模块，用于获取车辆的循环工况；
划分模块，用于根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；
处理模块，用于根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
进一步地，所述处理模块具体用于：
所述车辆为挖掘机；所述第二能量管理策略包含针对挖掘机工况的启动模式、运行模式、能量回收模式以及停机模式。
进一步地，所述处理模块具体用于：
获取性能指标以及约束条件；所述性能指标用于指示所述燃料电池的燃料消耗量；所述约束条件包括所述燃料电池的约束条件、所述蓄电池的约束条件以及所述电机的约束条件；
根据所述性能指标、所述约束条件、所述状态方程确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系。
进一步地，所述处理模块具体用于：
根据所述功率分配关系确定在所述循环工况下所述燃料电池功率与所述车辆需求功率之间的函数关系；
根据所述函数关系对所述第一能量管理策略改进得到所述第二能量管理策略。
进一步地，所述处理模块具体用于：
Figure BDA0003111187750000041
其中，PFC为燃料电池功率，
Figure BDA0003111187750000042
表示燃料电池的氢气消耗速率，tf、t0分别为0时刻和f时刻。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的混合动力系统能量管理的方法。
第四方面，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的混合动力系统能量管理的方法。
由上述技术方案可知，本发明提供的混合动力系统能量管理的方法、装置及电子设备，根据整车辆需求功率、车速或者电机的转矩、转速等信息，实时监测车辆的能量状态，在满足整车动力性的前提下，通过控制混合动力系统各动力源的能量流动在实现实时控制的同时提高了车辆的能量利用效率以及燃油经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明提供的混合动力系统能量管理的方法的系统框架；
图2为本发明提供的混合动力系统能量管理的方法的流程示意图；
图3为本发明提供的混合动力系统能量管理的装置的结构示意图；
图4为本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供的混合动力系统能量管理的方法，可以适用于如图1所示的系统架构中，该系统架构包括燃料电池100、蓄电池200、电机300。
本发明实施例中，燃料电池100通过DC/DC变换器与蓄电池200并联共同为电机300供电，DC/DC变换器对燃料电池100的输出进行控制，从而实现能量管理。
需要说明的是，燃料电池输出特性较软，无法对负载的动态变化迅速做出反应，且能量单向流动不能回收制动能量，所以一般与其他辅助储能装置进行混合，构成燃料电池电电混合动力系统。
本发明实施例中，采用燃料电池与蓄电池构成混合动力系统。在混合动力系统中，通过能量管理对燃料电池和蓄电池之间的能量进行分配，从而满足车辆行驶的功率需求。
上述方案，蓄电池具备能量密度高、安全性好等特点，在车辆行驶过程中可以补偿燃料电池在车辆启动初期、高速运行或者加速爬坡等工况下的供能不足，从而保证车辆可以满足动力性的设计要求。而且具备较高能量密度的蓄电池，可以维持车辆以蓄电池单独驱动模式行驶一定的距离。此外，在车辆制动时，蓄电池能够高效地回收制动能。
需要说明的是，图1仅是本发明实施例系统架构的一种示例，本发明对此不做具体限定。
基于上述所示意的系统架构，图2为本发明实施例提供的一种混合动力系统能量管理的方法所对应的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤201，获取车辆的循环工况。
需要说明的是，车辆行驶路线一般固定不变，其运行时的车辆需求功率也相对固定。
在一种可能的实施方式中，可以分析由简到繁的车辆的循环工况的工况特征。针对每种循环工况，提取出车速、加速度、停车时间和停车次数等特征参数。
步骤202，根据预设的规则对在循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略。
需要说明的是，第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态，车辆需求功率由车辆的电机提供，电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定。
在一种可能的实施方式中，预设的规则为采用一系列确定值对车辆的运行状态进行划分，实现对各能量源的输出进行控制。根据在循环工况下的车辆需求功率和蓄电池荷电状态的约束条件，对车辆的工作模式进行划分。
举例来说，将车辆的工作模式划分为启动模式、运行模式(行走、回转、挖掘)、制动模式和停车模式，如表1所示。
表1
Figure BDA0003111187750000071
其中PFC表示燃料电池的输出功率；PBAT表示蓄电池组的工作功率，SOC表示蓄电池的荷电状态，SOCL、SOCH分别表示电池组SOC的低、高门限值；PDM表示车辆的需求功率；PL和PH分别表示需求功率的低门限值和高门限值；“+”表示蓄电池处于放电模式，“-”表示蓄电池处于充电模式。
具体的，四种工作模式的具体划分规则如下：
1、启动模式：0<PDM≤PL且SOC>SOCL时，车辆处于启动模式，蓄电池单独向电机供电；若SOC<SOCL时，为了避免蓄电池过放电，此时由燃料电池向蓄电池充电。
2、运行模式：当PL<PDM≤PH且SOC>SOCL时，车辆处于工作模式，包括行走、回转和挖掘等其他复合工况，此时燃料电池与蓄电池共同为负载供电。
3、能量回收模式：当PDM<0时，车辆处于能量回收模式，燃料电池不工作。此时交流电机作为发电机使用；蓄电池回收制动能量。
4、停车模式：当PDM＝0时，车辆处于停车模式，车速为零，燃料电池、蓄电池和交流电机均处于关闭状态。
在一种可能的实施方式中，车辆为挖掘机。第一能量管理策略包含针对挖掘机工况的启动模式、运行模式、能量回收模式以及停机模式。
具体的，四种工作模式的具体划分规则如下：
1、启动模式：0＜PDM≤PL且SOC＞SOCH时，车辆处于启动模式。
2、运行模式：PL＜PDM≤PH且SOC＞SOCL时，车辆处于运行模式。
需要说明的是，本申请实施例中，挖掘机的运行模式包括挖掘机的行走、回转和挖掘。
3、能量回收模式：PDM＜0且SOC＜SOCH时，车辆处于能量回收模式。
4、停机模式：PDM＝0且SOC＞SOCL时，车辆处于停机模式。
步骤203，根据蓄电池荷电状态、车辆需求功率、燃料电池功率和蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程。
本发明实施例中，以蓄电池荷电状态SOC作为系统的状态变量，燃料电池的输出功率PFC作为系统的控制变量，混合动力系统的状态方程的具体计算如下：
SOC(t)＝f(SOC(t)，PBAT(t))
需要说明的是，其中，SOC(t)和PBAT(t)分别为蓄电池在时刻t的荷电状态SOC和功率。
进一步地，本发明实施例中，车辆需求功率PDM、燃料电池功率PFC和蓄电池功率PBAT之间的关系如下：
PBAT(t)＝PDM(t)-PFC(t)
基于此，混合动力系统的状态方程的可以表示为：
SOC(t)＝F(SOC(t)，PFC(i))
步骤204，根据状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解。
步骤205，根据燃料电池功率最优解确定燃料电池和蓄电池的功率分配关系。
具体的，获取性能指标以及约束条件；
需要说明的是，性能指标用于指示燃料电池的燃料消耗量，约束条件包括燃料电池的约束条件、蓄电池的约束条件以及电机的约束条件。
根据性能指标、约束条件、状态方程确定燃料电池和蓄电池的功率分配关系。
本发明实施例中，性能指标的具体计算公式如下：
Figure BDA0003111187750000091
其中，PFC为燃料电池功率，
Figure BDA0003111187750000092
表示燃料电池的氢气消耗速率，tf、t0分别为0时刻和f时刻。
进一步地，为了保证车辆平稳、安全的运行，燃料电池、蓄电池和电机还应满足如下约束条件：
Figure BDA0003111187750000093
其中，PFC，min和PFC，max为燃料电池功率的上下限，PBAT，min和PBAT，max为蓄电池的最小最大功率，SOCmin和SOCmax为蓄电池SOC的下限和上限；SOCinit和SOCend为SOC的初值和终值；Tm，max和Tm，min为电机的最大最小转矩，ωm，max和ωm，min为电机的最大最小转速。
上述方案，基于动态规划求解出使得混合动力系统燃料消耗最小的功率分配关系，降低了车辆的燃料消耗量，提高了车辆的能量利用效率以及燃油经济性。
步骤206，根据功率分配关系对第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略。
需要说明的是，第二能量管理策略包含N个工作模式。
具体的，根据功率分配关系确定在循环工况下燃料电池功率与车辆需求功率之间的函数关系；
根据函数关系对第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略。
本发明实施例中，从上述的功率分配关系中提取燃料电池与车辆需求功率之间的函数关系。
在一种可能的实施方式中，燃料电池与车辆需求功率之间的函数关系为线性关系。
需要说明的是，燃料电池与车辆需求功率之间的函数关系也可以为非线性关系，本发明实施例对此不做具体限定。
举例来说，通过对车辆需求功率与燃料电池功率数据进行提取，拟合出不同车辆需求功率下车辆需求功率与燃料电池功率的线性关系如下：
Figure BDA0003111187750000101
从上述公式可以看出，当PDM≤0Kw时，燃料电池的功率为零；当0＜PDM≤20Kw时，燃料电池的功率为0.95PDM，当20＜PDM≤60kW时，燃料电池的功率为0.9PDM。
上述方案，通过提取最优解中燃料电池功率与车辆需求功率之间的函数关系，对第一能量管理策略改进，在实现实时控制的同时提高了车辆的能量利用效率以及燃油经济性。
步骤207，根据第二能量管理策略对混合动力系统进行能量管理。
本发明实施例中，针对由简到繁的循环工况，依次求解出混合动力系统的功率分配关系，然后逐一提取结果中燃料电池功率与车辆需求功率之间的线性关系。
举例来说，对第一能量管理策略改进得到的第二能量管理策略，如表2所示。
表2
Figure BDA0003111187750000111
从表2可以看出，对于车辆的每一种工作模式，燃料电池输出功率与车辆需求功率之间存在线性关系。
上述方案，根据整车辆需求功率、车速或者电机的转矩、转速等信息，实时监测车辆的能量状态，在满足整车动力性的前提下，通过控制混合动力系统各动力源的能量流动在实现实时控制的同时提高了车辆的能量利用效率以及燃油经济性。
基于同一发明构思，图3示例性的示出了本发明实施例提供的一种混合动力系统能量管理的装置，该装置可以为一种混合动力系统能量管理的方法的流程。
所述装置，包括：
获取模块301，用于获取车辆的循环工况；
划分模块302，用于根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；
处理模块303，用于根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
进一步地，所述处理模块303具体用于：
所述车辆为挖掘机；所述第二能量管理策略包含针对挖掘机工况的启动模式、运行模式、能量回收模式以及停机模式。
进一步地，所述处理模块303具体用于：
获取性能指标以及约束条件；所述性能指标用于指示所述燃料电池的燃料消耗量；所述约束条件包括所述燃料电池的约束条件、所述蓄电池的约束条件以及所述电机的约束条件；
根据所述性能指标、所述约束条件、所述状态方程确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系。
进一步地，所述处理模块303具体用于：
根据所述功率分配关系确定在所述循环工况下所述燃料电池功率与所述车辆需求功率之间的函数关系；
根据所述函数关系对所述第一能量管理策略改进得到所述第二能量管理策略。
进一步地，所述处理模块303具体用于：
Figure BDA0003111187750000121
其中，PFC为燃料电池功率，
Figure BDA0003111187750000122
表示燃料电池的氢气消耗速率，tf、t0分别为0时刻和f时刻。
基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种电子设备，参见图4，所述电子设备具体包括如下内容：处理器401、存储器402、通信接口403和通信总线404；
其中，所述处理器401、存储器402、通信接口403通过所述通信总线404完成相互间的通信；所述通信接口403用于实现各设备之间的信息传输；
所述处理器401用于调用所述存储器402中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述混合动力系统能量管理的方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：获取车辆的循环工况；根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述混合动力系统能量管理方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：获取车辆的循环工况；根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，用户生活模式预测装置，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，用户生活模式预测装置，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的用户生活模式预测方法。
此外，在本发明中，诸如“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
此外，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
此外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混合动力系统能量管理的方法，其特征在于，包括：
获取车辆的循环工况；
根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；
根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；
根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；
根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；
根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；
根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统能量管理的方法，其特征在于，所述车辆为挖掘机；所述第二能量管理策略包含针对挖掘机工况的启动模式、运行模式、能量回收模式以及停机模式。
3.根据权利要求1所述的混合动力系统能量管理的方法，其特征在于，所述根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解，根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系，包括：
获取性能指标以及约束条件；所述性能指标用于指示所述燃料电池的燃料消耗量；所述约束条件包括所述燃料电池的约束条件、所述蓄电池的约束条件以及所述电机的约束条件；
根据所述性能指标、所述约束条件、所述状态方程确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系。
4.根据权利要求1所述的混合动力系统能量管理的方法，其特征在于，所述根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略，包括：
根据所述功率分配关系确定在所述循环工况下所述燃料电池功率与所述车辆需求功率之间的函数关系；
根据所述函数关系对所述第一能量管理策略改进得到所述第二能量管理策略。
5.根据权利要求3所述的混合动力系统能量管理的方法，其特征在于，所述性能指标的具体计算公式如下：
Figure FDA0003111187740000021
其中，PFC为燃料电池功率，
Figure FDA0003111187740000022
表示燃料电池的氢气消耗速率，tf、t0分别为0时刻和f时刻。
6.一种混合动力系统能量管理的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车辆的循环工况；
划分模块，用于根据预设的规则对在所述循环工况下的车辆的工作模式进行划分得到第一能量管理策略；所述第一能量管理策略包含M个工作模式，每个工作模式包含对应的车辆需求功率以及蓄电池荷电状态；所述车辆需求功率由所述车辆的电机提供；所述电机的输出功率由燃料电池功率和蓄电池功率确定；
处理模块，用于根据所述蓄电池荷电状态、所述车辆需求功率、所述燃料电池功率和所述蓄电池功率确定混合动力系统的状态方程；根据所述状态方程利用动态规划得到燃料电池功率最优解；根据所述燃料电池功率最优解确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系；根据所述功率分配关系对所述第一能量管理策略改进得到第二能量管理策略；所述第二能量管理策略包含N个工作模式；根据所述第二能量管理策略对所述混合动力系统进行能量管理。
7.根据权利要求6所述的混合动力系统能量管理的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：
获取性能指标以及约束条件；所述性能指标用于指示所述燃料电池的燃料消耗量；所述约束条件包括所述燃料电池的约束条件、所述蓄电池的约束条件以及所述电机的约束条件；
根据所述性能指标、所述约束条件、所述状态方程确定所述燃料电池和所述蓄电池的功率分配关系。
8.根据权利要求6所述的混合动力系统能量管理的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：
根据所述功率分配关系确定在所述循环工况下所述燃料电池功率与所述车辆需求功率之间的函数关系；
根据所述函数关系对所述第一能量管理策略改进得到所述第二能量管理策略。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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