一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于混合動(dòng)力汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法及裝置，所述方法包括：獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息；根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率；根據(jù)電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)整車所需功率以及選定的數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值；根據(jù)當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值；根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的最優(yōu)化控制。
【專利說(shuō)明】一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車的能量管理策略主要分為兩類:一類是基于啟發(fā)式概念的策略；另一類是基于最優(yōu)控制理論的策略。
[0003]基于啟發(fā)式概念的策略出現(xiàn)在混合動(dòng)力汽車早期的研究中，雖然在其實(shí)現(xiàn)方式上相對(duì)簡(jiǎn)單，但需要豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)去制定相關(guān)的控制規(guī)則。而且，在應(yīng)用該策略時(shí)，混合動(dòng)力汽車中動(dòng)力源之間的動(dòng)力分配比很難達(dá)到最優(yōu)化的目標(biāo)。
[0004]基于最優(yōu)控制理論的策略雖然可從理論上保證動(dòng)力分配的最優(yōu)化，但很難應(yīng)用到實(shí)際車輛中。目前，廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車能量管理理論分析的最優(yōu)控制理論是動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法在未來(lái)行駛工況已知的情況下可保證混合動(dòng)力汽車能量管理的全局優(yōu)化結(jié)果，獲得混合動(dòng)力汽車的燃油消耗的全局最優(yōu)值。但由于計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法不適合直接應(yīng)用于實(shí)際車輛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法及裝置，以在實(shí)現(xiàn)燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配最優(yōu)化的同時(shí)，縮短計(jì)算時(shí)間。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法，所述方法包括:
[0007]獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息；
[0008]根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率；
[0009]根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值；
[0010]根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值；
[0011]根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理裝置，所述裝置包括:
[0013]信息獲取單元，用于獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位
置信息；
[0014]第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率；[0015]第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值；
[0016]第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前D⑶C電流的最優(yōu)值；
[0017]控制單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率。根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值，再根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值，最后根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的最優(yōu)化控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效，可有效縮短計(jì)算時(shí)間。而且通過(guò)在線調(diào)整共同狀態(tài)變量值使每一時(shí)刻都能給車輛控制系統(tǒng)提供最優(yōu)化的必要條件從而使車輛控制系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)力分配最優(yōu)化的結(jié)果。另外，本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)現(xiàn)燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配最優(yōu)化的過(guò)程中不需要增加額外的硬件，從而可有效降低成本，具有較強(qiáng)的易用性和實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的基于龐特里亞金最小值原理獲取數(shù)據(jù)表的示例圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的龐特里亞金最小值原理在某一時(shí)刻的獲取最優(yōu)解的不意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例三提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理裝置的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖7是本發(fā)明實(shí)施例四提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】[0027]以下描述中，為了說(shuō)明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)之類的具體細(xì)節(jié)，以便透切理解本發(fā)明實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況中，省略對(duì)眾所周知的系統(tǒng)、裝置、電路以及方法的詳細(xì)說(shuō)明，以免不必要的細(xì)節(jié)妨礙本發(fā)明的描述。
[0028]為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例一:
[0030]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車的組成結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0031]如圖1所示，所述混合動(dòng)力公交車為燃料電池混合動(dòng)力公交車，所述燃料電池混合動(dòng)力公交車包括燃料電池系統(tǒng)、DCDC變換器、DCAC轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、電池以及車體。
[0032]所述燃料電池混合動(dòng)力公交車的動(dòng)力源為燃料電池系統(tǒng)和電池。由于燃料電池系統(tǒng)的電壓值不等于總線電壓值Ubus,因此需要一個(gè)直流(Direct Current-Direct Current,DCDC)變換器來(lái)調(diào)整其輸出。在所述燃料電池混合動(dòng)力公交車的組成結(jié)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)是唯一的直接驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力組件，燃料電池系統(tǒng)和電池都需要通過(guò)電動(dòng)機(jī)給車輛提供動(dòng)力。當(dāng)車輛行駛狀況(包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值ωπ和油門踏板位置信息)已知時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的效率可得出兩個(gè)動(dòng)力源所需的總的動(dòng)力。本實(shí)施例需要將所述總的動(dòng)力最優(yōu)化地分配到所述兩個(gè)動(dòng)力源。本實(shí)施例將燃料電池系統(tǒng)和DCDC變換器看成一個(gè)整體的動(dòng)力源，通過(guò)控制D⑶C電流值來(lái)分配兩個(gè)動(dòng)力源之間的動(dòng)力。D⑶C電流值Id。一旦確定，電池的電流值Ibat隨之而定。
[0033]基于圖1所示的燃料電池混合動(dòng)力公交車的組成結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例還提供了一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理系統(tǒng)的框架架構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0034]如圖2所示，所述燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理系統(tǒng)包括整車控制器、CAN總線、電動(dòng)機(jī)控制單元、DCDC控制單元、電池控制單元、油門踏板位置傳感器以及車速傳感器。
[0035]在本實(shí)施例中，整車控制器通過(guò)CAN總線與電動(dòng)機(jī)控制單元、D⑶C控制單元和電池控制單元交換信號(hào)，并從油門踏板位置傳感器和車速傳感器獲取信號(hào)。需要說(shuō)明的是，所述整車控制器是實(shí)現(xiàn)基于龐特里亞金最小值原理的能量管理策略的核心部分。所述整車控制器利用從電動(dòng)機(jī)控制單元、DCDC控制單元、電池控制單元、油門踏板位置傳感器以及車速傳感器獲取的信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算以及查數(shù)據(jù)表之后，將相關(guān)結(jié)果信號(hào)返回給各個(gè)控制單元，使之產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的最優(yōu)化。
[0036]需要說(shuō)明的是，圖2所述框架結(jié)構(gòu)僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]實(shí)施例二:
[0038]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例二提供的燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法的實(shí)現(xiàn)流程，該方法的執(zhí)行主體為圖2所示系統(tǒng)中的整車控制器，該方法過(guò)程詳述如下:
[0039]在步驟S301中，獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信
肩、O
[0040]具體的可以是，所述整車控制器從CAN總線獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值Om、電池SOC(電池電荷狀態(tài))值以及總線電壓值Ubus，并從油門踏板位置傳感器獲取油門踏板位置信息a。[0041]在步驟S302中，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率。
[0042]在本實(shí)施例中，所述電動(dòng)機(jī)效率！^為已知值，預(yù)先存儲(chǔ)在所述整車控制器內(nèi)。當(dāng)所述整車控制器獲取所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值ωπ和油門踏板位置信息α后，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值Qm、油門踏板位置信息α以及存儲(chǔ)的電動(dòng)機(jī)效率nm，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩Tm，ra(1(本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩可通過(guò)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωπ和油門踏板位置信息α獲取)以及整車所需功率Pv，ra(1。示例性的，如公式(I)所示:
[0043]Pv；req = Tffl；req(?m, α).ωω/ηω (I)
[0044]在步驟S303中，根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前D⑶C功率最優(yōu)值。
[0045]在本實(shí)施例中，所述整車控制器根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值(Costate，龐特里亞金最小值原理的一個(gè)控制參數(shù))，從預(yù)先存儲(chǔ)在所述整車控制器中的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率Ρν;Μ1以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前D⑶C功率最優(yōu)值巧。
[0046]在步驟S304中，根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值。
[0047]在本實(shí)施例中，根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值巧和所述總線電壓Ubus獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值總。示例性的，如公式(2)所示: [0048]Kk =PiIUbuS⑴
[0049]在步驟S305中，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
[0050]具體的可以是，所述整車控制器將所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩Tmirai以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值/I通過(guò)CAN總線傳輸?shù)诫姍C(jī)控制單元以及DCDC控制單元，使之產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車功率分配的控制。
[0051]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例可以根據(jù)整車所需功率PV，M(^P所述總線電壓Ubus獲取整車所需電流Ιν，_，具體如公式(3)所示:
[0052]Iv；req = Pv；req/Ubus (3)
[0053]那么，相應(yīng)的電池電流的最優(yōu)值丨如公式⑷所示:
[0054]Ibat = Ivj'eq -1I( 4 )
[0055]作為本發(fā)明的一優(yōu)選示例，本實(shí)施例所述數(shù)據(jù)表是將龐特里亞金最小值原理應(yīng)用于燃料電池混合動(dòng)力公交車的能量管理系統(tǒng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲得的，具體如下:
[0056]步驟1:選定一公交路線，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估車輛在所述公交線路內(nèi)電池SOC值范圍、共同狀態(tài)變量Costate值范圍以及整車所需功率Ρν，_值范圍，所述電池SOC值范圍內(nèi)包括多個(gè)電池SOC值(如S0C1、S0C2等)、所述共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)包括多個(gè)共同狀態(tài)變量值(如Costatel、Costate2等)，所述整車所需功率值范圍內(nèi)包括多個(gè)整車所需功率值(如 Pv,req,2 等)；
[0057]步驟2:在給定電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的情況下，在所述整車所需功率值范圍內(nèi)依次變換整車所需功率值，基于龐特里亞金最小值原理獲得變換的所述整車所需功率值對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值，并基于變換的所述整車所需功率值以及獲得的對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值構(gòu)建一個(gè)二維數(shù)據(jù)表(如圖4所示)，其中，依次變換整車所需功率值的次數(shù)為所述整車所需功率值范圍內(nèi)整車所需功率值的個(gè)數(shù)，所述給定的電池SOC值和共同狀態(tài)變量值為所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)的值；
[0058]步驟3:在所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值，并重復(fù)執(zhí)行步驟2以獲得多個(gè)二維數(shù)據(jù)表(如圖4所示)，其中，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的次數(shù)為電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的組合數(shù)。
[0059]另外，本實(shí)施例在獲取ECDC功率最優(yōu)值時(shí)，整車控制器必須要給出costate的值。而不同的costate值會(huì)得到不同的D⑶C功率值。因此,正確選取costate值是基于龐特里亞金最小值原理的能量管理策略的關(guān)鍵。
[0060]因此，作為本發(fā)明的另一優(yōu)選示例，本實(shí)施例所述在線調(diào)整共同狀態(tài)變量值具體包括:
[0061]步驟1:對(duì)每個(gè)公交路線定義一個(gè)代表工況，所述代表工況包括車輛在所述公交線路內(nèi)預(yù)設(shè)位置點(diǎn)的車速。
[0062]具體的可以是，以所述公交路線內(nèi)公交車站的位置為分點(diǎn)對(duì)所述公交線路進(jìn)行分段，再以指定距離(如20米)對(duì)每一段進(jìn)行再分段。通過(guò)反復(fù)測(cè)量(如50次)獲取每一個(gè)小段點(diǎn)處的平均速度，并將所述平均速度信息整理成一個(gè)代表工況存儲(chǔ)至所述整車控制器。
[0063]步驟2:基于所述代表工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲取相應(yīng)的共同狀態(tài)變量值。
[0064]在本實(shí)施例中，對(duì)燃料電池混合動(dòng)力城市公交在所述代表工況上行駛的情況應(yīng)用龐特里亞金最小值原理，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲取使仿真結(jié)束時(shí)的電池SOC值與仿真之前的電池SOC值相等的Costate值，將該Costate值存儲(chǔ)至整車控制器。
[0065]步驟3:獲取所述車輛經(jīng)過(guò)每個(gè)所述位置點(diǎn)的實(shí)際車速，通過(guò)比較所述實(shí)際車速與所述代表工況中對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的車速以調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值。
[0066]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通過(guò)在每一個(gè)小段點(diǎn)處比較車速傳感器獲取的實(shí)際速度和所述代表工況中對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的車速以調(diào)整所獲取的Costate值。示例性的，如公式(5)所示:
[0067]P (k) = pr+a.(vveh，c (k)-vveh，r (k)) (5)
[0068]其中，p(k)為在第k個(gè)位置點(diǎn)(即所述小段點(diǎn))調(diào)整后的共同狀態(tài)變量值，Pr為調(diào)整前所獲取的共同狀態(tài)變量值，a為預(yù)先預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，v_。為在第k個(gè)位置點(diǎn)獲取的實(shí)際車速，vveh,r為從代表工況中獲得的第k個(gè)位置點(diǎn)的車速。
[0069]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例所述數(shù)據(jù)表、代表工況信息以及共同狀態(tài)變量為事先獲取，并保存在整車控制器中。
[0070]需要說(shuō)明的是，在龐特里亞金最小值原理的應(yīng)用中，如何確定控制參數(shù)(如本實(shí)施例的Costate值)是最重要的一個(gè)問(wèn)題同時(shí)也是一大難題。城市公交是一種特殊的車輛群體，每天都在指定的公交線路上反復(fù)行駛，因此其工況具有一定的規(guī)律性。這種特性恰好給龐特里亞金最小值原理的應(yīng)用提供了很大的方便。因此，本實(shí)施例在將龐特里亞金最小值原理應(yīng)用于燃料電池混合動(dòng)力城市公交時(shí)，采用上述方案調(diào)整Costate值。
[0071]進(jìn)一步的，本實(shí)施例還給出了根據(jù)龐特里亞金最小值原理在燃料電池混合動(dòng)力公交中獲取DCDC功率最優(yōu)值的過(guò)程，具體如下:
[0072]在燃料電池混合動(dòng)力公交車的動(dòng)力分配控制過(guò)程中，公交車行駛的每一時(shí)刻，整車所需功率Pv，_可根據(jù)(I)式獲得，則燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理系統(tǒng)的狀態(tài)方程可表不為:
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理方法，其特征在于，所述方法包括: 獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息； 根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率； 根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值；根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值； 根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表之前，還包括: 步驟1:選定一公交路線，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估車輛在所述公交線路內(nèi)電池SOC值范圍、共同狀態(tài)變量值范圍以及整車所需功率值范圍； 步驟2:在給定電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的情況下，在所述整車所需功率值范圍內(nèi)依次變換整車所需功率值，基于龐特里亞金最小值原理獲得變換的所述整車所需功率值對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值，并基于變換的所述整車所需功率值以及獲得的對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值構(gòu)建一個(gè)二維數(shù)據(jù)表，其中，依次變換整車所需功率值的次數(shù)為所述整車所需功率值范圍內(nèi)整車所需功率值 的個(gè)數(shù)，所述給定的電池SOC值和共同狀態(tài)變量值為所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)的值； 步驟3:在所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值，并重復(fù)執(zhí)行步驟2以獲得多個(gè)二維數(shù)據(jù)表，其中，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的次數(shù)為電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的組合數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于龐特里亞金最小值原理獲得變換的所述整車所需功率值對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值的關(guān)系式為:
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在線調(diào)整共同狀態(tài)變量值包括: 對(duì)每個(gè)公交路線定義一個(gè)代表工況，所述代表工況包括車輛在所述公交線路內(nèi)預(yù)設(shè)位置點(diǎn)的車速； 基于所述代表工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲取相應(yīng)的共同狀態(tài)變量值； 獲取所述車輛經(jīng)過(guò)每個(gè)所述位置點(diǎn)的實(shí)際車速，通過(guò)比較所述實(shí)際車速與所述代表工況中對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的車速以調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值的公式為:
P (k) = Pr+a.(vveh, c (k) -vveh； r (k)) 其中，p(k)為在第k個(gè)位置點(diǎn)調(diào)整后的共同狀態(tài)變量值，P1?為調(diào)整前所獲取的共同狀態(tài)變量值，a為預(yù)先預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，v_。為在第k個(gè)位置點(diǎn)獲取的實(shí)際車速，為從代表工況中獲得的第k個(gè)位置點(diǎn)的車速。
6.一種燃料電池混合動(dòng)力公交車能量管理裝置，其特征在于，所述裝置包括: 信息獲取單元，用于獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息； 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率； 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值； 第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值； 控制單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在第二計(jì)算單元從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表之前，所述裝置還包括: 范圍評(píng)估單元，用于選定一公交路線，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估車輛在所述公交線路上電池SOC值范圍、共同狀態(tài)變量值范圍以及整車所需功率值范圍； 數(shù)據(jù)表構(gòu)建單元，用于在給定電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的情況下，在所述整車所需功率值范圍內(nèi)依次變換整車所需功率值，基于龐特里亞金最小值原理獲得變換的所述整車所需功率值對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值，并基于變換的所述整車所需功率值以及獲得的對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值構(gòu)建一個(gè)二維數(shù)據(jù)表，其中，依次變換整車所需功率值的次數(shù)為所述整車所需功率值范圍內(nèi)整車所需功率值的個(gè)數(shù)，所述給定的電池SOC值和共同狀態(tài)變量值為所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)的值； 變換單元，用于在所述電池SOC值范圍和共同狀態(tài)變量值范圍內(nèi)，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值，并返回所述數(shù)據(jù)表構(gòu)建單元繼續(xù)執(zhí)行以獲得多個(gè)二維數(shù)據(jù)表，其中，依次變換電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的次數(shù)為電池SOC值和共同狀態(tài)變量值的組合數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)表構(gòu)建單元基于龐特里亞金最小值原理獲得變換的所述整車所需功率值對(duì)應(yīng)的DCDC功率的最優(yōu)值的關(guān)系式為:
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算單元包括: 工況信息獲取模塊，用于對(duì)每個(gè)公交路線定義一個(gè)代表工況，所述代表工況包括車輛在所述公交線路內(nèi)預(yù)設(shè)位置點(diǎn)的車速； 共同狀態(tài)變量值獲取模塊，用于基于所述代表工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲取相應(yīng)的共同狀態(tài)變量值； 共同狀態(tài)變量值調(diào)整模塊，用于獲取所述車輛經(jīng)過(guò)每個(gè)所述位置點(diǎn)的實(shí)際車速，通過(guò)比較所述實(shí)際車速與所述代表工況中對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的車速以調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值的公式為:
P (k) = Pr+a.(vveh, c (k) -vveh； r (k)) 其中，p(k)為在第k個(gè)位置點(diǎn)調(diào)整后的共同狀態(tài)變量值，P1?為調(diào)整前所獲取的共同狀態(tài)變量值，a為預(yù)先預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，v_。為在第k個(gè)位置點(diǎn)獲取的實(shí)際車速，為從代表工況中獲得的第k個(gè)位置點(diǎn)的車速。
11.一種燃料 電池混合動(dòng)力公交車能量管理裝置，其特征在于，所述裝置包括: 信息獲取單元，用于獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、電池SOC值、總線電壓值以及油門踏板位置信息； 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值、油門踏板位置信息以及預(yù)存的電動(dòng)機(jī)效率，獲取電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及整車所需功率； 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電池SOC值以及在線調(diào)整的共同狀態(tài)變量值，從存儲(chǔ)的多個(gè)數(shù)據(jù)表中選定一個(gè)數(shù)據(jù)表，并根據(jù)所述整車所需功率以及選定的所述數(shù)據(jù)表獲取當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值； 第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前DCDC功率最優(yōu)值和所述總線電壓獲取當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值； 控制單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)矩以及所述當(dāng)前DCDC電流的最優(yōu)值產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述燃料電池混合動(dòng)力公交車動(dòng)力分配的控制。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)表、代表工況以及共同狀態(tài)變量值，其中所述代表工況包括車輛在公交線路內(nèi)預(yù)設(shè)位置點(diǎn)的車速，所述共同狀態(tài)變量值是基于所述代表工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲取的共同狀態(tài)變量值； 所述第二計(jì)算單元，具體用于獲取所述車輛經(jīng)過(guò)每個(gè)所述位置點(diǎn)的實(shí)際車速，通過(guò)比較所述實(shí)際車速與所述代表工況中對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的車速以調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整所獲取的共同狀態(tài)變量值的公式為:
P (k) = Pr+a.(vveh, c (k) -vveh； r (k)) 其中，p(k)為在第k個(gè)位置點(diǎn)調(diào)整后的共同狀態(tài)變量值，P1?為調(diào)整前所獲取的共同狀態(tài)變量值，a為預(yù)先預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，v_。為在第k個(gè)位置點(diǎn)獲取的實(shí)際車速，為從代表工況中獲得的第k個(gè)位置點(diǎn)的車速。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK103991389SQ201410213491
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】鄭春花, 徐國(guó)卿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院