用于包括混合动力系统的车辆的预测能量管理控制方案技术方案

本发明专利技术涉及用于包括混合动力系统的车辆的预测能量管理控制方案。具体地，提供了一种用于控制具有混合动力系的车辆的方法，该方法包括监测与预测行进路径相关的车辆导航和交通模式。它将动力系瞬时控制器扩展到了预测控制框架，并且利用了基于车载传感和导航信息的预见的交通和地理信息。即将发生的道路负荷被预测出，由此在模型预测控制框架下优化燃料耗费系数。由即将发生的道路负荷来预测充电状态轨迹，并且响应于该预测的充电状态轨迹来控制混合动力系统的操作。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于具有混合动力系统的车辆的控制系统。
技术介绍
本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。已知的混合动力系架构具有包括内燃发动机的扭矩生成装置和能够被机械地 联接到传动装置以将扭矩传递到输出构件的扭矩机。已知的扭矩机将存储的能量转换 为动力，以产生扭矩。一种已知的混合动力系统包括联接到双模式的、复合分离的 (compound-split),机电变速器的输入构件的内燃发动机，该双模式的、复合分离的、机 电变速器具有被操作性联接到机动车辆的传动系以便用于将牵引扭矩传递到其上的输出 构件。扭矩机(其包括操作为电动机或发电机的电机)能够不依赖于从内燃发动机输入的 扭矩来产生输入到变速器的扭矩。电机可将通过车辆传动系传递的车辆的动能转换为能 够存储在电能存储装置中的电能。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入，并提供 对混合动力系的操作控制，包括控制变速器的范围状态和换挡、控制扭矩产生装置和调 节电能存储装置与电机之间的电功率交换，从而管理变速器的输出，包括扭矩和转速。已知的用于操作混合动力系统的控制策略包括执行功率管理方案，以达到与燃 料消耗、排放、和响应操作者对输出扭矩的请求而对存储的能量的使用相关的优选目 标。用于控制混合动力系统的操作的已知功率管理方案监测当前状况并产生即时控制信 号以控制动力系统的致动器。已知的车辆系统包括全球定位系统(GPS)和数字地图系统，以监测车辆位置和 相对于公路系统的运动。
技术实现思路
一种配备有混合动力系统的车辆，所述混合动力系统包括被操作地联接到混合 动力变速器的输入构件的内燃发动机，所述混合动力系统具有可操作以便与能量存储装 置交换功率的扭矩机。混合动力变速器被配置为在输入构件、扭矩机和输出构件之间传 递扭矩。用于操作车辆的方法包括监测与所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航和 交通模式(traffic patterns)；预测与所述车辆导航和所述交通模式相关的即将发生的道路 负荷；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定所述能量存储 装置的期望的充电状态轨迹；预测与估计的车辆推进功率和所述能量存储装置的期望的 充电状态轨迹相对应的所述能量存储装置的充电状态轨迹；和响应于所述能量存储装置 的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统的操作。本专利技术还提供了以下方案方案1. 一种用于操作包括了混合动力系统的车辆的方法，所述混合动力系统包 括被操作地联接到混合动力变速器的输入构件的内燃发动机，包括可操作以便与能量存 储装置交换功率的扭矩机，所述混合动力变速器被配置为在所述输入构件、所述扭矩机 3和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括监测与用于所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航和交通模式；预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；预测用于所述能量存储装置的充电状态轨迹，其对应于所述估计的车辆推进功 率和用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；和响应于用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统 的操作。方案2.如方案1所述的方法，进一步包括确定与用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹相关的边界条件；和响应于命令的输出扭矩和与用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹相关 的所述边界条件来控制所述混合动力系统的操作。方案3.如方案1所述的方法，进一步包括执行负荷预测控制方案，以预测与车 辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷，从而估计与用于所述车辆的预测行进路 径相关的车辆推进力。方案4.如方案3所述的方法，进一步包括执行包括了滚动时域控制方案的预测 控制方案，以预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷。方案5.如方案4所述的方法，进一步包括优化与所述即将发生的道路负荷相关的燃料耗费系数；和基于所述优化的燃料耗费系数来动态地调节用于所述能量存储装置的预测的充 电状态轨迹。方案6.如方案4所述的方法，其中，优化所述燃料耗费系数从而使所述滚动时 域上的燃料耗费和总的功率耗费中的至少一个最小化。方案7.如方案6所述的方法，其中，所述模型预测控制方案包括总的混合动力 系损耗的基于功率的准静态模型。方案8.如方案1所述的方法，进一步包括确定在来自所述发动机的功率输出与 来自所述扭矩机的功率输出之间的优选功率分配，所述优选功率分配基于用于所述能量 存储装置的预测的充电状态轨迹。方案9.如方案1所述的方法，其中，所述期望的充电状态轨迹包括电量消耗轨 迹。方案10.如方案1所述的方法，其中，所述期望的充电状态轨迹包括电量保持轨迹。方案11. 一种用于操作包括了混合动力系统的车辆的方法，所述混合动力系统包 括被操作地联接到混合动力变速器的输入构件的内燃发动机，包括可操作以便与能量存 储装置交换功率的扭矩机，所述混合动力变速器被配置为在所述输入构件、所述扭矩机 和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括监测与用于所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航、交通模式、和操作者驾 驶模式；监测与输入到用于所述车辆的操作者接口的操作者输入相关的操作者扭矩请 求；预测与所述车辆导航、交通模式、操作者驾驶模式、和所述操作者扭矩请求相 关的即将发生的道路负荷；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；预测用于所述能量存储装置的充电状态轨迹，其对应于所述估计的车辆推进功 率和用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；和响应于用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹和所述操作者扭矩请求来 控制所述混合动力系统的操作。方案12.如方案11所述的方法，进一步包括估计与所述估计的车辆推进功率相关的预测的燃料耗费系数；和确定与所述预测的燃料耗费系数相关的在来自所述发动机的功率输出和来自所 述扭矩机的功率输出之间的优选功率分配。方案13.如方案12所述的方法，进一步包括确定与在来自所述发动机的功率输出和来自所述扭矩机的功率输出之间进行的 所述优选功率分配相关的瞬时燃料耗费系数；和其中，确定在来自所述发动机的功率输出和来自所述扭矩机的功率输出之间的 所述优选功率分配还进一步与所述瞬时燃料耗费系数相关。方案14. 一种用于操作包括了混合动力系统的车辆的方法，包括预测所述车辆的行进路径；监测与所述预测的行进路径相关的车辆导航和交通模式；预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷，所述车辆导航和 交通模式与所述预测的行进路径相关；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定被配置为提供用于车辆推进的功率的能量存储装置的期望的充电状态轨 迹；预测用于所述能量存储装置的充电状态轨迹，其对应于所述估计的车辆推进功 率和用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；和响应于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统的操作。方案15.如方案14所述的方法，进一步包括确定与所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹相关的边界条件；和响应于命令的输出扭矩、所述预测的充电状态轨迹、和与所述能量存储装置的 预测的充电状态轨迹相关的所述边界条件来控制所述混合动力系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作包括了混合动力系统的车辆的方法，所述混合动力系统包括被操作地联接到混合动力变速器的输入构件的内燃发动机，包括可操作以便与能量存储装置交换功率的扭矩机，所述混合动力变速器被配置为在所述输入构件、所述扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：监测与用于所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航和交通模式；预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；预测用于所述能量存储装置的充电状态轨迹，其对应于所述估计的车辆推进功率和用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；和响应于用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统的操作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H杨，JM马圭尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]