智能預(yù)測控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能預(yù)測控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于電池電力驅(qū)動車輛或包含電池驅(qū)動和其他動力在內(nèi)的復(fù)合動力電動車輛，并可應(yīng)用于發(fā)動機(jī)動力的傳統(tǒng)車輛。系統(tǒng)包含信息收集、智能預(yù)測中央處理、驅(qū)動控制系統(tǒng)。涉及智能預(yù)測程序邏輯、優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)、信息收集匯總綜合技術(shù)、傳感器技術(shù)、電池管理、電力驅(qū)動控制、燃料動力控制等技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源需求不斷增長，資源日趨枯竭，汽柴油等傳統(tǒng)礦物燃料價格高漲，城市交通導(dǎo)致的污染日益嚴(yán)重，新能源汽車尤其是電動車輛的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性已成為化解城市污染的重要解決方案。
[0003]電動車輛以其遠(yuǎn)高于燃料能源的能量轉(zhuǎn)換效率、低的城市污染、以及很低的能源成本迅速成為關(guān)注的焦點(diǎn)。但單純電力車輛因?yàn)殡姵叵到y(tǒng)昂貴脆弱，充電速度相對較慢，或儲存的能量有限，而且電池對環(huán)境、路況、氣象條件、駕駛方式、過充電、過放電非常敏感，其使用者對車輛的真實(shí)行駛里程往往無法準(zhǔn)確預(yù)測，不能信心十足的進(jìn)行遠(yuǎn)距離行駛，大大限制了此類車輛的實(shí)用性和普及程度。
[0004]插電式復(fù)合動力電動車輛車輛可以靠外部電力充電，遠(yuǎn)程行駛時又可啟用燃料或其他能源驅(qū)動車輛，同時具有燃料能源補(bǔ)能(加油)迅速的便利性和插電充電車輛的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，配備了能量回收能力更大大增加了經(jīng)濟(jì)性，此類車輛也成為一種發(fā)展趨勢得到廣泛關(guān)注。但這類車輛具有的各種能源及回收功能協(xié)調(diào)配合復(fù)雜，車載控制系統(tǒng)如果無法很好規(guī)劃車載能量使用策略，也無法有效發(fā)揮這類車輛的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。比如車輛行駛中，當(dāng)電池電量耗盡再啟動燃料驅(qū)動時，如果遇到堵車，燃料動力將在惡劣的工況下頻繁啟動，大大增加油耗；比如將要到達(dá)目的地可以插電充電前，發(fā)動機(jī)已經(jīng)將電池充滿，插電充電的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性也無法體現(xiàn)；比如在車輛上山前，燃料系統(tǒng)一邊驅(qū)動車輛上山一邊充電，會大大增加油耗，同時又降低了下山時電池回收電能的容量。復(fù)合動力管理復(fù)雜，如果以人工來管理協(xié)調(diào)動力及儲能系統(tǒng)的操作，會大大增加駕駛?cè)藛T負(fù)荷，且無法及時根據(jù)各種信息實(shí)時修正控制策略，同時大大增加了駕駛的潛在危險性。
[0005]對于傳統(tǒng)燃料動力車輛，擁堵會大大增加燃料消耗，但駕駛員往往無法在行程中及時了解路況、氣象及各種信息，不能及時調(diào)整線路規(guī)劃，可能浪費(fèi)大量時間和能源。
[0006]在此背景下，急需一種能夠根據(jù)定位信息、電子地圖、路面信息、交通狀況、歷史交通狀況數(shù)據(jù)、環(huán)境及氣象條件、車輛行駛信息、電池管理信息、車輛能源補(bǔ)充地點(diǎn)等信息，分析、預(yù)測車輛行駛狀況、準(zhǔn)確預(yù)測能源需求及電池續(xù)駛里程，優(yōu)化驅(qū)動策略，準(zhǔn)確預(yù)測電池能源車輛的續(xù)駛里程的有智能預(yù)測能力的控制系統(tǒng)。這樣的新型控制系統(tǒng)可以極大提高電池動力車輛的實(shí)用性和安全性；通過優(yōu)化能源配合使用效率，大大提高復(fù)合動力電動車輛的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性，充分發(fā)揮每種動力各自優(yōu)勢；同時智能預(yù)測功能在傳統(tǒng)動力車輛上也有巨大價值，是有巨大市場潛力和社會價值的控制系統(tǒng)。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
: 本發(fā)明目的在于解決電池儲能電動車輛及復(fù)合動力電動車輛行駛里程準(zhǔn)確預(yù)測、電力及各種能源優(yōu)化使用，充分發(fā)揮電池動力優(yōu)勢和復(fù)合能源優(yōu)勢，最大限度提高電動車輛的使用安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能；同時可以應(yīng)用于傳統(tǒng)燃料動力車輛控制，提高車輛路徑優(yōu)化規(guī)劃能力，降低污染和油耗。系統(tǒng)包括信息收集系統(tǒng)、智能預(yù)測中央處理系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)等三部分或至少一部分。系統(tǒng)收集車輛位置、行駛方向、實(shí)時路況信息、電子地圖、歷史路況數(shù)據(jù)、交通狀況預(yù)測、路面狀況、充電站距離、目的地或常用地點(diǎn)、常用路線、路上氣象環(huán)境條件等信息，結(jié)合駕駛模式和駕駛習(xí)慣，以系統(tǒng)內(nèi)嵌(包含)程序邏輯和相關(guān)系統(tǒng)，對收集的信息進(jìn)行分析、預(yù)測、優(yōu)化、規(guī)劃，預(yù)測車輛具體路段驅(qū)動能量需求及航程，合理安排電池能量使用、電量回收、插電充電、其他動力驅(qū)動或發(fā)電等動作。系統(tǒng)提供駕駛模式選擇功能，可根據(jù)路況優(yōu)化行駛路線、預(yù)測驅(qū)動能量需求、優(yōu)化驅(qū)動方案，較為準(zhǔn)確預(yù)測行駛中電池驅(qū)動里程，安全可靠地發(fā)揮電池動力的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢；可根據(jù)路況預(yù)測，在不同坡度路面上優(yōu)先使用電池能量，合理空余下坡時電池回收容量；對復(fù)合動力車輛，在預(yù)測行程消耗超過電池儲能前，提前在順暢路段啟用其他動力驅(qū)動或充電，最大限度降低能源消耗，控制車輛在選擇的駕駛模式下以經(jīng)濟(jì)安全方式運(yùn)行。
[0008]【附圖說明】:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)動力控制系統(tǒng)圖2是電池能源電動車智能預(yù)測控制系統(tǒng)圖3是復(fù)合動力電動車智能預(yù)測控制系統(tǒng)圖4具體的智能預(yù)測車載控制系統(tǒng)，適用于電池能源和復(fù)合動力圖5是電池能源電動車智能預(yù)測控制系統(tǒng)內(nèi)嵌程序(邏輯)示意圖圖6是復(fù)合動力電動車智能預(yù)測控制系統(tǒng)內(nèi)嵌程序(邏輯)示意圖圖7是復(fù)合動力電動車能量回收程序(邏輯)
【具體實(shí)施方式】
:
如圖2、圖3和圖4所示，智能預(yù)測控制系統(tǒng)用于控制電力驅(qū)動或包含電力與其他動力系統(tǒng)復(fù)合動力驅(qū)動的車輛，并可應(yīng)用于發(fā)動機(jī)動力的傳統(tǒng)車輛。該系統(tǒng)一般由三部分組成，至少包含其中一個部分:(I)信息收集系統(tǒng)；(2)智能預(yù)測中央處理系統(tǒng)；(3)驅(qū)動控制系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)(圖1所示)差別在于新系統(tǒng)增加了信息收集和預(yù)測中央處理系統(tǒng)。
[0009]如圖4所示，(I)信息收集系統(tǒng)，負(fù)責(zé)收集各種行駛信息，交給智能預(yù)測中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，從子系統(tǒng)或外部信息接口收集的信息包括但不限于:(1)由位置定位系統(tǒng)或裝置產(chǎn)生的車輛位置信息、車輛行駛方向、速度、海拔高度等信息；(2)電子地圖輸出的車輛地圖位置、行程規(guī)劃、行程中(包括可能的回程)途經(jīng)每個路段的路線特征(比如是高速、高架快速路、城市中心干線、微循環(huán)小路等)、海拔高度差等；(3)實(shí)時交通路況信息，包括車輛行駛途經(jīng)每個路段的實(shí)時交通信息；(4)車輛行駛?cè)痰竭_(dá)每個途經(jīng)路段預(yù)計(jì)的時間節(jié)點(diǎn)的歷史交通狀況記錄、行程中交通狀況隨時間變化預(yù)測等信息；(5)每個途徑路段的環(huán)境及氣象狀況信息，包括環(huán)境溫度、雨、雪、路面結(jié)冰預(yù)警信息等；(6)通過其他外部信息源，比如手機(jī)或?qū)Ш皆O(shè)備等，收集以上一種或幾種信息，輸入本控制系統(tǒng)，或者將信息利用本系統(tǒng)包括的智能預(yù)測邏輯處理后得到驅(qū)動能量需求估算、分路段行駛策略、能量使用規(guī)劃后，輸入本系統(tǒng)的；(7)車輛狀態(tài)信息，包括電池狀況、溫度、其他動力工作情況、儲備能源情況等；(7)電池狀態(tài)、電壓、電流、內(nèi)阻、工作溫度及靜態(tài)溫度、過放電次數(shù)、過放電深度、過充電次數(shù)、過充電深度等信息，以此評估不同環(huán)境和工作溫度下的電池容量和電池使用性能，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確信息。
[0010]如圖4所示智能預(yù)測控制系統(tǒng)中的智能預(yù)測中央處理系統(tǒng)根據(jù)信息系統(tǒng)收集的一種或多種信息，以控制系統(tǒng)內(nèi)嵌(包含)的智能分析預(yù)測程序邏輯(如圖5、圖6、圖7所示)，結(jié)合目的地選擇或設(shè)定、駕駛模式、系統(tǒng)記錄的駕駛習(xí)慣等，預(yù)測車輛到達(dá)規(guī)劃行程中每個路段的時間節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)時該路段的氣象條件、交通狀況等，并可結(jié)合此路段該時間節(jié)點(diǎn)的交通狀況歷史記錄，修正預(yù)測結(jié)果。
[0011]智能預(yù)測控制系統(tǒng)中的動力驅(qū)動控制系統(tǒng):動力驅(qū)動控制系統(tǒng)根據(jù)智能預(yù)測中央處理系統(tǒng)制定的行駛策略和駕駛員選擇的駕駛模式，對駕駛員操作油門、剎車等指令執(zhí)行時的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，控制驅(qū)動電機(jī)、動力電池、其他能源動力驅(qū)動及充電動作，使整車動力系統(tǒng)滿足駕駛要求的情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制策略。
[0012]控制系統(tǒng)可以按照如下方式運(yùn)作:
1、駕駛員預(yù)先輸入目的地選項(xiàng)，可以選擇:(I)確定的目的地；(2)常用上班回家模式(設(shè)定日常上班目的地和常用地點(diǎn)