CN116674521A - 一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备 - Google Patents

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CN116674521A CN202310748233.9A CN202310748233A CN116674521A CN 116674521 A CN116674521 A CN 116674521A CN 202310748233 A CN202310748233 A CN 202310748233A CN 116674521 A CN116674521 A CN 116674521A
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逯超
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Abstract

本申请公开了一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备，所述方法中，一方面，能量管理系统中的控制策略模块接收用户需求信息，另一方面，所述控制策略模块基于所述用户需求信息及在与被控车辆交互的过程中被控车辆反馈的实时信号，计算并输出相应的控制信号到被控车辆，进行能量管理的控制，被控车辆和控制策略模块形成闭环反馈控制，其中，为了针对多种车辆混动结构的能量管理过程实现归一，控制策略模块采用分层的系统设计方式，包括应用交互层、规划层、传动链计算层及部件参数层，为每层设定好适用于多种车辆混动结构的执行逻辑，将各层输入、处理、输出功能进一步划分。本申请可以实现不同车辆混动结构下的统一控制策略。

Description

一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备
技术领域
本申请属于混合动力汽车领域，尤其涉及一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备。
背景技术
混合动力汽车指存在包括发动机、发电机、电机、电池多个动力源的汽车，混合动力汽车的混动结构可分为串联结构、并联结构、串并联结构及功率分流结构等四种混动结构，因每种混动结构下能量从动力源传输至车轮的路径有多种，导致发动机、发电机、电机、电池等主要能量部件的工作需要不同，不同结构下的能量管理策略不同，现有的混动能量管理方法，需要针对不同的混动结构采用不同的能量管理方法，以实现基于当前混动结构下的车辆信息及车辆的需求扭矩，分配混合动力系统的扭矩。
本申请为解决上述问题，提供一种能够支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备。
发明内容
本申请的目的是提供一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备，通过预设不同车辆混动结构对应的计算模式下的计算规则，可以实现不同车辆混动结构下的统一控制策略。
第一方面，本申请提供了一种支持多种混动结构的能量管理方法，所述方法包括：
通过部件参数层对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
通过应用交互层接收用户需求信息并输出到规划层；
通过规划层根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
通过传动链计算层根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
在一种可能的实施方式中，所述用户需求信息包括荷电状态SOC限制条件、路谱信息及车辆的混动结构，所述路谱信息包括一个规划周期内各时刻对应的整车需求速度。
在一种可能的实施方式中，所述规划类型包括用于输出SOC规划轨迹的长期规划、用于输出档位规划和离合规划的短期规划及用于输出扭矩分配的实时规划。
在一种可能的实施方式中，所述长期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达长期规划的执行时间间隔；
所述短期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达短期规划的执行时间间隔；
所述实时规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达实时规划的执行时间间隔。
在一种可能的实施方式中，通过所述应用交互层直接接收或从云端接收所述用户需求信息。
在一种可能的实施方式中，所述计算规则基于第一计算路径R1、第二计算路径R2及第三计算路径R3生成，其中，R1计算路径为从发动机到变速器的能量走向，R2计算路径为从发动机到发电机发电再到驱动电机和/或电池的能量走向，R3计算路径为从电池到驱动电机再到变速器的能量走向。
在一种可能的实施方式中，所述车辆的混动结构包括串联结构、并联结构、混联结构及功率分流结构；
所述串联结构对应的计算模式基于R2和R3两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述并联结构对应的计算模式基于R3和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述混联结构对应的计算模式基于R2和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述功率分流结构对应的计算模式基于R1和R2和R3三条计算路径的不同能量分配占比生成。
在一种可能的实施方式中，通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号，包括：
若所述需要执行的规划类型为长期规划，所述规划层基于接收到的长期规划下对传动链各零部件的功率需求，得到SOC规划轨迹；
若所述需要执行的规划类型为短期规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的短期规划下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，得到档位规划和离合规划，并输出与所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆；
若所述需要执行的规划类型为实时规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的实时规划下对传动链各零部件的功率需求及输出所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆后车辆反馈的实时信号，得到扭矩分配结果，并输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆。
在一种可能的实施方式中，通过所述规划层输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆后，若判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值处于预设范围内，则下一次短期规划、实时规划被触发执行时，基于车辆反馈的SOC实时值确定并输出对车辆的控制信号。
第二方面，本申请提供了一种支持多种混动结构的能量管理的装置，包括：
部件参数处理模块，用于对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
应用交互模块，用于接收用户需求信息并输出到规划层；
规划模块，用于根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
计算模块，用于根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
所述规划模块，还用于基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
第三方面，本申请实施例提供了一种设备，包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如本申请第一方面中提供的任一项所述的支持多种混动结构的能量管理方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由终端设备的处理器执行时，使得终端设备能够执行如本申请第一方面中提供的任一项所述的支持多种混动结构的能量管理方法。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提供一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备，进行基于应用交互层、规划层、传动链计算层及部件参数层等分层的系统设计方式，将输入、处理、输出功能进一步划分，提升了系统开发的可解析性，针对多种车辆混动结构将能量管理过程归一，实现不同车辆混动结构下的统一控制策略，同时通过预设不同车辆混动结构对应的计算模式下的计算规则，可以不再局限于纯电运行模式、纯发动机运行模式及发动机和电机混合模式等定义模式，实现不区分结构的计算。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理系统示意图；
图2为本申请实施例提供的规划层各规划类型之间关系的示意图；
图3为本申请实施例提供的支持多种混动结构的计算路径的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理方法示意图；
图5为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理的装置示意图；
图6为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理的设备示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
混合动力汽车指存在包括发动机、发电机、电机、电池多个动力源的汽车，混合动力汽车可分为串联结构、并联结构、串并联结构及功率分流结构等四种混动结构，因每种结构下能量从动力源传输至车轮的路径有多种，导致发动机、发电机、电机、电池等主要能量部件的工作需要不同，不同结构下的能量管理策略不同，现有的混动能量管理方法，需要针对不同的混动结构采用不同的能量管理方法，以实现基于当前混动结构下的车辆信息及车辆的需求扭矩，分配混合动力系统的扭矩，没有一种针对不同混动结构的统一控制策略。
鉴于上述问题，本申请提供一种支持多种混动结构的能量管理方法、装置及设备，进行基于应用交互层、规划层、传动链计算层及部件参数层等分层的系统设计方式，将输入、处理、输出功能进一步划分，提升了系统开发的可解析性，针对多种车辆混动结构将能量管理过程归一，实现不同车辆混动结构下的统一控制策略，同时通过预设不同车辆混动结构对应的计算模式下的计算规则，可以不再局限于纯电运行模式、纯发动机运行模式及发动机和电机混合模式等定义模式，实现不区分结构的计算。
如图1所示，为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理系统示意图。如图1所示，本申请所提供的能量管理系统10包括控制策略模块101、车辆102，控制策略模块101包括应用交互层1011、规划层1012、传动链计算层1013及部件参数层1014。
在本申请实施例中，一方面，控制策略模块101接收用户需求信息，另一方面，所述控制策略模块101基于所述用户需求信息及在与被控车辆102交互的过程中被控车辆102反馈的实时信号，计算并输出相应的控制信号到被控车辆102，进行能量管理的控制，被控车辆102和控制策略模块101形成闭环反馈控制。其中，为了针对多种车辆混动结构的能量管理过程实现归一，控制策略模块101采用分层的系统设计方式，包括应用交互层1011、规划层1012、传动链计算层1013及部件参数层1014，为每层设定好适用于多种车辆混动结构的执行逻辑，将各层输入、处理、输出功能进一步划分。下面按照各层的交互顺序对各层的功能及交互流程进行说明。
1、部件参数层
在本申请实施例中，在控制策略模块接入被控车辆后，部件参数层主要实现对系统输入的如发动机、电机、电池等各车辆零部件的静态配置数据的处理，处理为后续控制策略可以使用的数据，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层。
需要说明的是，为了实现对被控车辆的最优控制，在部件参数层中进行的数据处理，需要保持处理后数据的真实性。
在一个或多个实施例中，在上述能量管理系统每次接入被控车辆，部件参数层仅需执行一次对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层的操作。
2、应用交互层
在本申请实施例中，应用交互层作为对外信息接口，用于接收用户需求信息并输出到规划层。
在一个或多个实施例中，所述用户需求信息包括荷电状态(State of Charge，SOC)限制条件、路谱信息及车辆的混动结构，所述路谱信息包括一个规划周期内各时刻对应的整车需求速度。
能量管理策略的主要任务是在满足驾驶动力需求的同时，提高燃油经济性,实现混合动力系统的最优能量分配。在本申请中，为了使被控车辆在按照用户需求中的路谱信息及SOC限制条件行驶的过程中，实现对混合动力系统的扭矩的最优分配，即实现混合动力系统的最优能量分配，通常基于庞特利亚金极小值原理(Pontryagin’s MinimumPrinciple，PMP)算法求解混合动力系统最优能量分配问题。
通过PMP方法求解最优控制问题的原理是通过定义哈密尔顿(Hamilton，H)H，并根据哈密尔顿函数最小的条件，获取求解最优的控制变量。
H函数是PMP算法中的函数，由价值函数和协态变量及状态约束组成，是关于控制变量u的函数，在控制变量u受限制的情况下，使得目标函数J取极小值，从而求解最优的控制变量，其中目标函数J是基于研究目标确定的成本函数，其中，研究目标可以为油耗经济，或排放不超标等，此处不进行具体限定。在本申请中，u表示发动机的输出扭矩，系统模型有多少个变量，就有多少个协态；H函数的状态约束则是基于SOC限制条件得到的。
本申请中，将发动机油耗函数、电池荷电状态函数与协态变量的乘积进行加和，得到H函数，如下述公式1。
H(u)＝dJ+λ×dS 公式1
在公式1中，H(u)表示H函数，u表示控制变量，即输出扭矩；J为发动机油耗函数，dJ表示发动机油耗函数对时间的微分；λ为协态变量；S为电池荷电状态函数，dS表示电池荷电状态函数对时间的微分。
在本申请实施例中，由于是基于SOC平衡的SOC限制条件下进行的，因此车辆的能量消耗来自于发动机的油耗，所以上述目标函数J被表示为整个驾驶过程中的发动机油耗函数。上述SOC平衡表示在车辆运行的起始时刻和结束时刻的SOC的差值小于预设数值，发动机油耗函数是基于发动机的实际运行数据构建的，电池荷电状态函数是基于电池的实际运行数据构建的。
基于上述说明可知，本申请中，为了基于PMP算法在满足驾驶动力需求的同时，实现混合动力系统的最优能量分配，需要将包括SOC限制条件、路谱信息及车辆的混动结构的用户需求信息输入给规划层，使规划层进行规划后，能够输出使被控车辆按照所述用户需求中的路谱信息及SOC限制条件行驶的最优规划结果。
需要说明的是，可以通过所述应用交互层直接接收上述用户需求信息，或通过所述应用交互层从云端接收上述用户需求信息，或者通过其他在线或离线的方式通过所述应用交互层直接接收上述用户需求信息，本申请对此不作限定。
3、规划层
在本申请中，规划层接收到所述用户需求信息后，根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层，之后，所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
再次参照图1，在本申请实施例中，规划层具有三种规划类型，包括用于输出SOC规划轨迹的长期规划1012a、用于输出档位规划和离合规划的短期规划1012b及用于输出扭矩分配的实时规划1012c。
在本申请实施例中，各规划类型对应的路谱级别关系为长期规划大于短期规划大于实时规划，所述路谱级别为一个规划周期内各规划类型对应的执行时间间隔。也就是说，规划层接收到用户需求信息后，通过长期规划输出的SOC规划轨迹的规划步长，大于通过短期规划输出的档位规划和离合规划的规划步长，大于通过实时规划输出的扭矩分配的规划步长。
示例性的，在本申请中，长期规划的路谱级别可为30分钟，短期规划的路谱级别可为120s，实时规划的路谱级别可为毫秒级别。
如图2所示，为本申请实施例提供的一种支持多种混动结构的能量管理系统中规划层各规划类型之间关系的示意图。
由图2可知，在本申请中，短期规划及实时规划是依赖于长期规划的结果执行的，而规划层中还包括SOC选择模块1012d，通过SOC选择模块1012d判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围时，代表当前长期规划输出的SOC规划轨迹不符合基于SOC平衡的SOC限制条件，因此需要重新进行长期规划、短期规划及实时规划。
因此，长期规划、短期规划及实时规划的触发条件包括车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围。
基于上述说明，在一个或多个实施例中，规划层接收到所述用户需求信息后，需要根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，不同规划类型对应的触发条件如下：
所述长期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达长期规划的执行时间间隔；
所述短期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达短期规划的执行时间间隔；
所述实时规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达实时规划的执行时间间隔。
在一个或多个实施例中，通过规划层根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型后，需要再根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层。
需要说明的是，上述当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，是规划层基于用户需求信息中的路谱信息及SOC限制条件确定的，示例性的，若已知SOC限制条件及路谱信息中第1秒需求的整车速度，则规划层会生成当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求如实时规划下对发动机的计算需求，之后，所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
在一个或多个实施例中，若所述需要执行的规划类型为长期规划，所述规划层基于接收到的长期规划下对传动链各零部件的功率需求，得到SOC规划轨迹；
再次参照图2，可知，长期规划是根据输入的路谱信息，实现对输入路谱上的SOC的整体规划，以输出SOC规划轨迹，并将SOC规划轨迹输入给短期规划，使短期规划基于SOC规划轨迹执行挡位规划和离合规划。
在一个或多个实施例中，若所述需要执行的规划类型为短期规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的短期规划下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，得到档位规划和离合规划，并输出与所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆，其中，所述规划层基于SOC规划轨迹得到档位规划和离合规划是指将SOC规划轨迹和车辆反馈的SOC实时值输入SOC选择模块1012d后，所述短期规划基于SOC选择模块1012d输出的选择出的SOC得到档位规划和离合规划。
再次参照图2，可知，短期规划的规划结果对应的控制信号可以直接发给车辆使车辆执行，例如规划出的需求的挡位的执行、需求的离合的执行。
在一个或多个实施例中，若所述需要执行的规划类型为实时规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的实时规划下对传动链各零部件的功率需求及输出于所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆后车辆反馈的实时信号，得到扭矩分配结果，并输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆，其中，所述规划层基于SOC规划轨迹得到扭矩分配结果是指将SOC规划轨迹和车辆反馈的SOC实时值输入SOC选择模块1012d后，所述实时规划基于SOC选择模块1012d输出的选择出的SOC得到扭矩分配结果。
再次参照图2，可知，实时规划是根据车辆反馈的实时信号，例如发动机转速信息、发动机扭矩信息、变速箱前端转速信息、整车挡位信息、整车离合信息、整车当前车速等根据PMP算法，实时进行扭矩分配的实现，得出如需求的发动机扭矩、需求的驱动电机扭矩、需求的发电机扭矩、需求的制动扭矩、需求的发动机启动状态等分配结果，并将分配结果在经过限制修饰为相应的控制信号后发给车辆进行扭矩分配的响应执行。
需要说明的是，通过SOC选择模块1012d输出选择出的SOC时，SOC选择模块1012d判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值未超出预设范围时，选择车辆反馈的SOC实时值作为选择出的SOC执行短期规划及实时规划；通过SOC选择模块1012d判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围时，则需要重新进行长期规划并依据新的SOC规划轨迹执行短期规划及实时规划。
因此，再次参照图2，在本申请中，所述规划层输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆后，若通过SOC选择模块1012d判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值处于预设范围内，则下一次短期规划、实时规划被触发执行时，基于车辆反馈的SOC实时值确定并输出对车辆的控制信号。
4、传动链计算层
在本申请中，传动链计算层接收到规划层发送的计算需求及被控车辆的混动结构根据，及部件参数层发送的处理后的各零部件数据后，根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层。
如图3所示，为本申请实施例提供的支持多种混动结构的计算路径的示意图。本申请基于各种混动结构的车辆包括的发动机301、变速器302、发动机&驱动电机303及电池304等动力源，以及可能具有的能量走向，提供了包括R1、R2及R3的三种计算路径，参照图3，可知，R1计算路径为从发动机到变速器的能量走向，R2计算路径为从发动机到发电机发电再到驱动电机和/或电池的能量走向，R3计算路径为从电池到驱动电机再到变速器的能量走向。
在本申请中，所述车辆的混动结构包括串联结构、并联结构、混联结构及功率分流结构，不同的车辆混动结构下可以存在的能量走向不同，而各车辆混动结构对应的能量走向间的不同分配占比，会生成对应车辆混动结构的不同计算模式及不同计算模式下的计算规则。其中，车辆混动结构对应的能量走向间的不同分配占比指的是按照路谱信息得到需要的整车速度后，车辆的控制策略模块如何基于满足整车动力需求的前提下，如何分配各种能量走向下对整车动力需求的贡献所占的百分比。
基于上述三种计算路径，不同的车辆混动结构对应的计算模式采用如下方式生成：
串联结构：所述串联结构对应的计算模式基于R2和R3两条计算路径的不同能量分配占比生成；
并联结构：所述并联结构对应的计算模式基于R3和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
混联结构：所述混联结构对应的计算模式基于R2和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
功率分流结构：所述功率分流结构对应的计算模式基于R1和R2和R3三条计算路径的不同能量分配占比生成。
在本申请实施例中，基于串联、并联、混联及功率分流结构及其运行机理的特殊性，对整车运行中可能的串联、并联、混联、功率分流模式进行计算层面的区分，可以不再局限于纯电运行模式、纯发动机运行模式及发动机和电机混合模式等定义模式，而是基于各能量走向的能量分配占比来得到最优控制，实现不区分结构的计算。
在本申请中，传动链计算层中具有预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，所述计算规则基于第一计算路径R1、第二计算路径R2及第三计算路径R3生成。
示例性的，如车辆的混动结构为串联结构时，在传动链计算层，会按照(0％-100％)的R2的能量走向与(100％-0％)的R3的能量走向来分配R2与R3的能量占比，根据多个R2和R3的能量配比生成与串联结构对应的多个计算模式。进而，生成能与串联结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，因此，在传动链计算层中，会确定串联结构对应的计算模式下对应的计算规则中，与从规划层接收的目标计算需求匹配的目标计算规则，并按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层，之后，规划层会基于PMP算法选取能使H函数最小的最优能量配比所对应的传动链各零部件的功率需求，来得到最优控制变量。
基于本申请所提供的一种支持多种混动结构的能量管理系统，提供基于应用交互层、规划层、传动链计算层及部件参数层等分层的系统设计方式，将输入、处理、输出功能进一步划分，使各层之间联系紧密，且接口明确，可根据不同的问题及需求的变更快速定位，提升了系统开发的可解析性，同时针对多种车辆混动结构将能量管理过程归一，实现不同车辆混动结构下的统一控制策略，同时通过预设不同车辆混动结构对应的计算模式下的计算规则，可以不再局限于纯电运行模式、纯发动机运行模式及发动机和电机混合模式等定义模式，实现不区分结构的计算。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种支持多种混动结构的能量管理方法，如图4所示，所述方法包括：
步骤41，通过部件参数层对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
步骤42，通过应用交互层接收用户需求信息并输出到规划层；
在一种可能的实施方式中，所述用户需求信息包括荷电状态SOC限制条件、路谱信息及车辆的混动结构，所述路谱信息包括一个规划周期内各时刻对应的整车需求速度。
在一种可能的实施方式中，通过所述应用交互层直接接收或从云端接收所述用户需求信息。
步骤43，通过规划层根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
在一种可能的实施方式中，所述规划类型包括用于输出SOC规划轨迹的长期规划、用于输出档位规划和离合规划的短期规划及用于输出扭矩分配的实时规划。
在一种可能的实施方式中，所述长期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达长期规划的执行时间间隔；
所述短期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达短期规划的执行时间间隔；
所述实时规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达实时规划的执行时间间隔。
步骤44，通过传动链计算层根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
在一种可能的实施方式中，所述计算规则基于第一计算路径R1、第二计算路径R2及第三计算路径R3生成，其中，R1计算路径为从发动机到变速器的能量走向，R2计算路径为从发动机到发电机发电再到驱动电机和/或电池的能量走向，R3计算路径为从电池到驱动电机再到变速器的能量走向。
在一种可能的实施方式中，所述车辆的混动结构包括串联结构、并联结构、混联结构及功率分流结构；
所述串联结构对应的计算模式基于R2和R3两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述并联结构对应的计算模式基于R3和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述混联结构对应的计算模式基于R2和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述功率分流结构对应的计算模式基于R1和R2和R3三条计算路径的不同能量分配占比生成。
步骤45，通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
在一种可能的实施方式中，通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号，包括：
若所述需要执行的规划类型为长期规划，所述规划层基于接收到的长期规划下对传动链各零部件的功率需求，得到SOC规划轨迹；
若所述需要执行的规划类型为短期规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的短期规划下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，得到档位规划和离合规划，并输出与所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆；
若所述需要执行的规划类型为实时规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的实时规划下对传动链各零部件的功率需求及输出所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆后车辆反馈的实时信号，得到扭矩分配结果，并输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆。
在一种可能的实施方式中，通过所述规划层输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆后，若判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值处于预设范围内，则下一次短期规划、实时规划被触发执行时，基于车辆反馈的SOC实时值确定并输出对车辆的控制信号。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种支持多种混动结构的能量管理的装置，如图5所示，所述装置包括：
部件参数处理模块51，用于对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
应用交互模块52，用于接收用户需求信息并输出到规划层；
规划模块53，用于根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
计算模块54，用于根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
所述规划模块53，还用于基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种支持多种混动结构的能量管理的设备600，如图6所示，包括至少一个处理器602；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器601；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述支持多种混动结构的能量管理方法。
存储器601用于存储程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。存储器601可以为易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，简称RAM)；也可以为非易失性存储器(non-volatile memory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，简称HDD)或固态硬盘(solid-state drive，简称SSD)；还可以为上述任一种或任多种易失性存储器和非易失性存储器的组合。
处理器602可以是中央处理器(central processing unit，简称CPU)，网络处理器(network processor，简称NP)或者CPU和NP的组合。还可以是硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，简称ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，简称PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，简称CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，简称FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，简称GAL)或其任意组合。
基于相同的发明构思，本申请实施例提供一种计算机程序介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行上述支持多种混动结构的能量管理方法。
上述存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种支持多种混动结构的能量管理方法，其特征在于，包括：
通过部件参数层对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
通过应用交互层接收用户需求信息并输出到规划层；
通过规划层根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
通过传动链计算层根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户需求信息包括荷电状态SOC限制条件、路谱信息及车辆的混动结构，所述路谱信息包括一个规划周期内各时刻对应的整车需求速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述规划类型包括用于输出SOC规划轨迹的长期规划、用于输出档位规划和离合规划的短期规划及用于输出扭矩分配的实时规划。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述长期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达长期规划的执行时间间隔；
所述短期规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达短期规划的执行时间间隔；
所述实时规划的触发条件为车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值超出预设范围，和/或，到达实时规划的执行时间间隔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述应用交互层直接接收或从云端接收所述用户需求信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述计算规则基于第一计算路径R1、第二计算路径R2及第三计算路径R3生成，其中，R1计算路径为从发动机到变速器的能量走向，R2计算路径为从发动机到发电机发电再到驱动电机和/或电池的能量走向，R3计算路径为从电池到驱动电机再到变速器的能量走向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆的混动结构包括串联结构、并联结构、混联结构及功率分流结构；
所述串联结构对应的计算模式基于R2和R3两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述并联结构对应的计算模式基于R3和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述混联结构对应的计算模式基于R2和R1两条计算路径的不同能量分配占比生成；
所述功率分流结构对应的计算模式基于R1和R2和R3三条计算路径的不同能量分配占比生成。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述规划层基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号，包括：
若所述需要执行的规划类型为长期规划，所述规划层基于接收到的长期规划下对传动链各零部件的功率需求，得到SOC规划轨迹；
若所述需要执行的规划类型为短期规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的短期规划下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，得到档位规划和离合规划，并输出与所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆；
若所述需要执行的规划类型为实时规划，所述规划层基于SOC规划轨迹、接收到的实时规划下对传动链各零部件的功率需求及输出所述档位规划和离合规划对应的控制信号到车辆后车辆反馈的实时信号，得到扭矩分配结果，并输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过所述规划层输出与所述扭矩分配结果对应的控制信号到车辆后，若判断车辆反馈的SOC实时值与长期规划输出的SOC规划轨迹的差值处于预设范围内，则下一次短期规划、实时规划被触发执行时，基于车辆反馈的SOC实时值确定并输出对车辆的控制信号。
10.一种支持多种混动结构的能量管理的装置，其特征在于，包括：
部件参数处理模块，用于对车辆零部件数据进行处理，并将处理后的各零部件数据输出到传动链计算层；
应用交互模块，用于接收用户需求信息并输出到规划层；
规划模块，用于根据不同规划类型的触发条件确定当前需要执行的规划类型，根据所述用户需求信息确定当前需要执行的规划类型下对传动链各部件的目标计算需求，并将所述目标计算需求及车辆的混动结构输出到传动链计算层；
计算模块，用于根据所述处理后的各零部件数据，基于预先设定的不同车辆的混动结构及对应的计算模式下与不同计算需求匹配的计算规则，确定当前车辆的混动结构对应的计算模式下与所述目标计算需求匹配的目标计算规则，按照所述目标计算规则计算出所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求并输出到规划层；
所述规划模块，还用于基于接收到的所述当前需要执行的规划类型下对传动链各零部件的功率需求及车辆反馈的实时信号，确定并输出对车辆的控制信号。
11.一种支持多种混动结构的能量管理设备，其特征在于，包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-9中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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