一种纯电动汽车的智能能量管理方法技术

本发明专利技术属于汽车能量智能管理领域，并公开了一种纯电动汽车的智能能量管理方法，包括：获取纯电动汽车的历史大数据，对历史大数据进行分析，得到不同数据的频次占比数据，获取前方交通状况信息，基于马尔科夫理论对前方交通状况信息和所述频次占比数据进行工况预测分析，得到工程预测数据；构建各部件的状态方程以及约束条件，利用动态规划算法并以最小电耗为目标对所述工程预测数据和所述约束条件进行离散化分析，得到最优控制量数据，基于所述最优控制量数据获取最优控制序列，基于所述最优控制序列对各部件的电耗进行控制管理，实现智能能量管理。本发明专利技术所述技术方案能够实现整车能量合理利用，减少浪费，降低整车电耗，延长车辆续航里程。车辆续航里程。车辆续航里程。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动汽车的智能能量管理方法


[0001]本专利技术属于汽车能量智能管理领域，特别是涉及一种纯电动汽车的智能能量管理方法。

技术介绍

[0002]当前纯电动汽车发展迅速，为了满足用户需求，纯电动车型不同温度下都需要具备良好的动力性，而且续航要有所保证，避免给用户带来续航焦虑。但是因为当前电池本身的特性，在高温或者低温下性能都会有所衰减，而且舒适娱乐等附件耗能大，电池温度过高或过低都会影响功率输出，影响车辆的动力性和经济性，给用户带来较多不变。为了延长续航里程，专利201910804489.0公开一种纯电动车型热管理系统，包括动力电池支路、暖风芯体支路、强电支路、散热器支路和高压电加热器支路。在各支路之间设置五通阀V1，在充电机的下游设置第一三通阀V2、在高压电加热器的上游设置第二三通阀V3、在驱动电机的下游设置第四三通阀V5，该系统可以根据动力电池在不同工况下的冷却需求，通过控制五通阀和各三通阀的工作模式将各支路连通或者断开。在电池有冷却需求时，采用散热器或者空调系统等方式冷却动力电池，降低系统功耗；当乘员舱有采暖需求或者电池有加热需求时，充分利用高压电加热器或者强电支路余热为乘员舱采暖、电池加热。该系统能够最大限度的发挥系统部件的功能，有效利用系统余热，降低功耗、提高续驶里程。
[0003]专利201711104846.X公开了一种电动汽车的能量管理方法及装置。其中，方法包括：获取电动汽车的当前状态：根据当前状态的状态类型，确定与该状态类型相对应的能量供给部件以及与能量供给部件相对应的可供给能量总数值；确定与该状态类型相对应的各个能量消耗部件及其对应的优先级顺序：根据可供给能量总数值以及优先级顺序，为与该状态类型相对应的各个能量消耗部件供给能量。以上两种方案都是在车辆行驶过程中基于车辆和总成状态进行的，未考虑道路交通状况，没有进行工况预测，而且都是点对点的进行总成或者附件的控制，未实现整车全局考虑。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种纯电动汽车的智能能量管理方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种纯电动汽车的智能能量管理方法，包括：
[0006]获取纯电动汽车的历史大数据，对所述历史大数据进行分析，得到不同数据的频次占比数据，获取前方交通状况信息，基于马尔科夫理论对所述前方交通状况信息和所述频次占比数据进行工况预测分析，得到工程预测数据；
[0007]构建各部件的状态方程以及约束条件，利用动态规划算法并以最小电耗为目标对所述工程预测数据和所述约束条件进行离散化分析，得到最优控制量数据，基于所述最优控制量数据获取最优控制序列，基于所述最优控制序列对各部件的电耗进行控制管理，实现智能能量管理。
[0008]可选的，所述历史大数据为车辆上电开始到下电结束的驾驶循环数据。
[0009]可选的，所述不同数据的频次占比数据包括：不同平均车速段频次占比数据、不同平均加速度段频次占比数据、不同加速踏板开度频次占比数据和不同制动主缸压力频次占比数据。
[0010]可选的，获取所述前方交通状况信息的过程包括：
[0011]获取车辆当前位置到目标位置的距离数据，对所述距离数据进行分段，得到多个分段距离数据，获取每个所述分段数据对应的车流平均速度数据；
[0012]多个所述分段距离数据以及对应的车流平均速度数据即为所述前方交通状况信息。
[0013]可选的，所述目标位置为导航目的地或下一个交通信号灯的位置中的任意一种。
[0014]可选的，所述约束条件包括第一约束条件和第二约束条件；
[0015]其中，所述第一约束条件为：
[0016]0≤n1≤n
max
[0017]0≤n2≤n
max
[0018]T
min
≤T1≤T
max
[0019]T
min
≤T2≤T
max
[0020]μ
min
≤μ1≤μ
max
[0021]μ
min
≤μ2≤μ
max
[0022]所述第二约束条件为：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]0≤load
fan
≤100％
[0029]式中，T1为前电驱扭矩，单位为Nm，T2为后电驱扭矩，单位为Nm，η1为前减速器效率，η2为后减速器效率，n1为前电驱转速，单位rpm，n2为后电驱转速，单位rpm，μ1为前电驱效率，μ2为后电驱效率，load
fan
为冷却风扇负荷，单位为％，为前电驱终止温度，单位为℃，为前电驱初始温度，单位为℃，为后电驱终止温度，单位为℃，为后电驱初始温度，单位为℃，为电驱冷却水泵转速，单位为rpm，load
fan
为冷却风扇负荷，单位为％，为电池包终止温度，单位为℃。
[0030]可选的，获取所述最优控制序列的过程包括：
[0031]进行动态规划信息初始化，初始化完成后以最小电耗为目标对所述工程预测数据和所述约束条件进行离散化分析：
[0032]E
batt
(t+1)＝E
batt
(t)+f(T1(t),T2(t),n
batt_pump
(t),load
fan
(t),P
AC
(t))*Δt
[0033]式中，E
batt
(t+1)为t+1时刻的电池端能耗，E
batt
(t)为t时刻的电池端能耗，T1(t)为t时刻的前电机扭矩，T2(t)为t时刻的后电机扭矩，n
batt_pump
(t)为t时刻的电池冷却水泵转速，load
fan
(t)为t时刻的风扇负荷，P
AC
(t)为t时刻的空调功率，
△
t
为从t时刻到t+1时刻经历的时间；
[0034]在离散化分析过程中：当遍历k时刻所有状态点后，推至前一时刻，对于第k步第i个离散状态点，计算其在每一个离散控制量作用下转移至下一状态之间的转移成本，得到对应的从当前时刻至终端的最优成本向量并保存：重复这一过程，直至完成动态规划的后向计算；
[0035]从初始状态出发，重复上述步骤，计算第一步最优控制量，然后按状态方程正向计算，依次得到下一时刻的状态点，并通过插值得到最优控制序列J(t)：
[0036]J(t)＝minE
batt
＝min{E
drive
(t)+E
AC_sys
(t)}
[0037]＝∫(T1(t)n1/9549/μ1+T2(t)n2/9549/μ2)dt+∫(P
AC
(t)+P
batt_pump
(t)+P
motor_pump
(t)+P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，包括：获取纯电动汽车的历史大数据，对所述历史大数据进行分析，得到不同数据的频次占比数据，获取前方交通状况信息，基于马尔科夫理论对所述前方交通状况信息和所述频次占比数据进行工况预测分析，得到工程预测数据；构建各部件的状态方程以及约束条件，利用动态规划算法并以最小电耗为目标对所述工程预测数据和所述约束条件进行离散化分析，得到最优控制量数据，基于所述最优控制量数据获取最优控制序列，基于所述最优控制序列对各部件的电耗进行控制管理，实现智能能量管理。2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，所述历史大数据为车辆上电开始到下电结束的驾驶循环数据。3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，所述不同数据的频次占比数据包括：不同平均车速段频次占比数据、不同平均加速度段频次占比数据、不同加速踏板开度频次占比数据和不同制动主缸压力频次占比数据。4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，获取所述前方交通状况信息的过程包括：获取车辆当前位置到目标位置的距离数据，对所述距离数据进行分段，得到多个分段距离数据，获取每个所述分段数据对应的车流平均速度数据；多个所述分段距离数据以及对应的车流平均速度数据即为所述前方交通状况信息。5.根据权利要求4所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，所述目标位置为导航目的地或下一个交通信号灯的位置中的任意一种。6.根据权利要求4所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，所述约束条件包括第一约束条件和第二约束条件；其中，所述第一约束条件为：0≤n1≤n
max
0≤n2≤n
mx
T
min
≤T1≤T
max
T
min
≤T2≤T
max
μ
min
≤μ1≤μ
max
μ
min
≤μ2≤μ
max
所述第二约束条件为：所述第二约束条件为：所述第二约束条件为：所述第二约束条件为：所述第二约束条件为：0≤load
fan
≤100％式中，T1为前电驱扭矩，单位为Nm，T2为后电驱扭矩，单位为Nm，η1为前减速器效率，η2为
后减速器效率，n1为前电驱转速，单位rpm，n2为后电驱转速，单位rpm，μ1为前电驱效率，μ2为后电驱效率，load
fan
为冷却风扇负荷，单位为％，为前电驱终止温度，单位为℃，为前电驱初始温度，单位为℃，为后电驱终止温度，单位为℃，为后电驱初始温度，单位为℃，为电驱冷却水泵转速，单位为rpm，load
fan
为冷却风扇负荷，单位为％，为电池包终止温度，单位为℃。7.根据权利要求6所述的一种纯电动汽车的智能能量管理方法，其特征在于，获取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵海涛，王燕，肖嘉炜，孙维毅，张家祯，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：