一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法及装置，基于车辆当前系统状态参数与预先构建的需求功率预测模型，得到预测时域内各个时刻的需求功率值，以发动机的输出功率在发动机最优工作曲线且当前路面类型下系统成本最小为约束条件，求解功率预测模型，得到预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，其中，由于功率预测模型是以SOC为状态变量、以发动机的转速和转矩为控制量、以需求功率为干扰变量、以SOC、电池的输出功率和发动机的燃油消耗率为输出变量预先构造的，功率预测考虑了不同路面类型对系统成本的影响以及发动机输出功率在发动机最优工作曲线上，在保证整车工作性能的基础上提高燃油经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法及装置
本专利技术涉履带车辆机电复合传动系统控制
，更具体的，涉及一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法及装置。
技术介绍
履带车辆机电复合传动系统是一种特殊的混合动力车辆，与传统公路轮式车辆不同，履带车辆自重大，并且其行驶工况复杂多变，既可能在良好路面上行驶，也可能在山路、无路等恶劣工况下行驶，因此，履带车辆机电复合传动系统需求功率具有很强的随机性，需求功率的计算较为复杂。履带车辆机电复合传动系统的结构如图1所示，具有发动机和动力电池组两个能量源，在车辆的实际运行过程中，需要根据传动系统需求功率协调发动机与电池组之间的功率分配。现有技术对履带车辆机电复合传动系统需求功率计算的准确率低下，无法在满足整车动力性能需求的同时有效协调发动机与电池组之间的功率分配，进而导致整车的工作性能低下。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法及装置，在保证整车工作性能的基础上实现燃油经济性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的具体技术方案如下：一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法，包括：获取车辆当前系统状态参数和路面类型；将当前所述系统状态参数输入预先构建的需求功率预测模型进行预测计算，得到预测时域内各个时刻的需求功率值；以发动机的输出功率在发动机最优工作曲线且当前路面类型下系统成本最小为约束条件，求解功率预测模型，得到所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，其中，所述功率预测模型是以SOC为状态变量、以发动机的转速和转矩为控制量、以需求功率为干扰变量、以SOC、电池的输出功率和发动机的燃油消耗率为输出变量预先构造的；根据所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，对车辆进行功率控制。可选的，所述需求功率预测模型是基于马尔科夫链构建的，所述需求功率预测模型为：其中，P(k+τ)为所述预测时域内第τ时刻的需求功率；P(k)为当前时刻k的需求功率；为所述预测时域内第τ时刻的需求功率变化的马尔科夫转移矩阵；被划分为m个区间，由j∈{1,2,...,m}索引。可选的，路面类型包括良好路面和越野路面；良好路面下系统成本函数为：其中，λn、λt、λP分别表示权重；为系统总燃油消耗率；Δωe(t)为发动机目标转速的变化量；ΔTgen(t)为发电机目标转矩的变化量；Pb为动力电池组的充放电功率；Pb_ref为动力电池组的目标充放电功率；越野路面下系统成本函数为：其中，λn、λt、λP、λd分别表示权重；Pbmax为期望的电池最大输出功率。可选的，所述系统总燃油消耗值函数为：mf_total＝Pefe(ωe,Te)-Pbηbfe(ωe,Te)其中，Pe为发动机功率；ωe为发动机转速；Te为发动机转矩；Pb为动力电池组输出功率；fe(ωe,Te)为发动机万有特性效率Map插值；ηb为电池效率。可选的，所述功率预测模型为：x＝[SOC]，d＝[Pnees]，其中，x状态变量；u为控制量；d为干扰变量；y为输出变量；Tgen为发电机转矩；ωe为发动机转速；Pnees为需求功率；Pb为动力电池组的输出功率；为系统总燃油消耗率；所述功率预测模型满足以下约束条件：SOCmin≤SOC≤SOCmax；Tgen_min≤Tgen≤Tgen_max；ΔTgen_min≤ΔTgen≤ΔTgen_max；ωe_min≤ωe≤ωe_max；Δωe_min≤Δωe≤Δωe_max；Umin≤U≤Umax；其中，SOCmax和SOCmin为SOC的上下限；Tgen_max和Tgen_min为Tgen的上下限；ΔTgen_max和ΔTgen_min为ΔTgen的上下限；ωe_max和ωe_min为ωe的上下限；Δωe_max和Δωe_min为Δωe的上下限；Umax和Umin为U的上下限；U为母线电压；ΔTgen为发电机转矩变化量。一种履带车辆机电复合传动系统的控制装置，包括：参数获取单元，用于获取车辆当前系统状态参数和路面类型；功率预测单元，用于将当前所述系统状态参数输入预先构建的需求功率预测模型进行预测计算，得到预测时域内各个时刻的需求功率值；功率分配单元，用于以发动机的输出功率在发动机最优工作曲线且当前路面类型下系统成本最小为约束条件，求解功率预测模型，得到所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，其中，所述功率预测模型是以SOC为状态变量、以发动机的转速和转矩为控制量、以需求功率为干扰变量、以SOC、电池的输出功率和发动机的燃油消耗率为输出变量预先构造的；功率控制单元，用于根据所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，对车辆进行功率控制。可选的，所述需求功率预测模型是基于马尔科夫链构建的，所述需求功率预测模型为：其中，P(k+τ)为所述预测时域内第τ时刻的需求功率；P(k)为当前时刻k的需求功率；为所述预测时域内第τ时刻的需求功率变化的马尔科夫转移矩阵；被划分为m个区间，由j∈{1,2,...,m}索引。可选的，路面类型包括良好路面和越野路面；良好路面下系统成本函数为：其中，λn、λt、λP分别表示权重；为系统总燃油消耗率；Δωe(t)为发动机目标转速的变化量；ΔTgen(t)为发电机目标转矩的变化量；Pb为动力电池组的充放电功率；Pb_ref为动力电池组的目标充放电功率；越野路面下系统成本函数为：其中，λn、λt、λP、λd分别表示权重；Pbmax为期望的电池最大输出功率。可选的，所述系统总燃油消耗值函数为：mf_total＝Pefe(ωe,Te)-Pbηbfe(ωe,Te)其中，Pe为发动机功率；ωe为发动机转速；Te为发动机转矩；Pb为动力电池组输出功率；fe(ωe,Te)为发动机万有特性效率Map插值；ηb为电池效率。可选的，所述功率预测模型为：x＝[SOC]，d＝[Pnees]，其中，x状态变量；u为控制量；d为干扰变量；y为输出变量；Tgen为发电机转矩；ωe为发动机转速；Pnees为需求功率；Pb为动力电池组的输出功率；为系统总燃油消耗率；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法，其特征在于，包括：/n获取车辆当前系统状态参数和路面类型；/n将当前所述系统状态参数输入预先构建的需求功率预测模型进行预测计算，得到预测时域内各个时刻的需求功率值；/n以发动机的输出功率在发动机最优工作曲线且当前路面类型下系统成本最小为约束条件，求解功率预测模型，得到所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，其中，所述功率预测模型是以SOC为状态变量、以发动机的转速和转矩为控制量、以需求功率为干扰变量、以SOC、电池的输出功率和发动机的燃油消耗率为输出变量预先构造的；/n根据所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，对车辆进行功率控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种履带车辆机电复合传动系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆当前系统状态参数和路面类型；
将当前所述系统状态参数输入预先构建的需求功率预测模型进行预测计算，得到预测时域内各个时刻的需求功率值；
以发动机的输出功率在发动机最优工作曲线且当前路面类型下系统成本最小为约束条件，求解功率预测模型，得到所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，其中，所述功率预测模型是以SOC为状态变量、以发动机的转速和转矩为控制量、以需求功率为干扰变量、以SOC、电池的输出功率和发动机的燃油消耗率为输出变量预先构造的；
根据所述预测时域内各个时刻的发动机最优输出功率和电池最优输出功率，对车辆进行功率控制。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述需求功率预测模型是基于马尔科夫链构建的，所述需求功率预测模型为：



其中，P(k+τ)为所述预测时域内第τ时刻的需求功率；
P(k)为当前时刻k的需求功率；

为所述预测时域内第τ时刻的需求功率变化的马尔科夫转移矩阵；

被划分为m个区间，由j∈{1,2,...,m}索引。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，路面类型包括良好路面和越野路面；
良好路面下系统成本函数为：



其中，λn、λt、λP分别表示权重；

为系统总燃油消耗率；
△ωe(t)为发动机目标转速的变化量；
△Tgen(t)为发电机目标转矩的变化量；
Pb为动力电池组的充放电功率；
Pb_ref为动力电池组的目标充放电功率；
越野路面下系统成本函数为：



其中，λn、λt、λP、λd分别表示权重；
Pbmax为期望的电池最大输出功率。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述系统总燃油消耗值函数为：
mf_total＝Pefe(ωe,Te)-Pbηbfe(ωe,Te)
其中，Pe为发动机功率；
ωe为发动机转速；
Te为发动机转矩；
Pb为动力电池组输出功率；
fe(ωe,Te)为发动机万有特性效率Map插值；
ηb为电池效率。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率预测模型为：






x＝[SOC]，d＝[Pnees]，
其中，x状态变量；
u为控制量；
d为干扰变量；
y为输出变量；
Tgen为发电机转矩；
ωe为发动机转速；
Pnees为需求功率；
Pb为动力电池组的输出功率；

为系统总燃油消耗率；
所述功率预测模型满足以下约束条件：
SOCmin≤SOC≤SOCmax；
Tgen_min≤Tgen≤Tgen_max；
ΔTgen_min≤ΔTgen≤ΔTgen_max；
ωe_min≤ωe≤ωe_max；
Δωe_min≤Δωe≤Δωe_max；
Umin≤U≤Umax；
其中，SOCmax和SOCmin为SOC的上下限；
Tgen_max和Tgen_min为Tgen的上下限；
ΔTgen_max和ΔTgen_min为ΔTgen的上下限；
ωe_max和ωe_min为ωe的上下限；
Δωe_max和Δωe_min为Δωe的上下限；
Umax和Umin为U的上下限；
U为母线电压；
ΔTgen为发电机转矩变化量。


6.一种履带车辆机电复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，刘宝帅，韩立金，张聪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11