基于随机运行工况模型的混合动力公交车能源管理方法技术

本发明专利技术公开一种基于随机运行工况模型的混合动力公交车能源管理方法，实施步骤如下：1)根据公交车运行的历史车速获取历史车速-位移关系与加速度-位移关系；获取运行路线上每一个位移点的历史平均车速和平均加速度，根据历史车速的方差获取公交车在每个位移点的车速随机因子；2)获取当前位移点之后一定预测位移段内的功率需求，同时获取公交车在当前位移点之后一定预测位移段内的历史电机功率变化范围，获取当前位移点的功率分配比范围；3)获取混合动力的最优分配比，并根据最优分配比控制发动机和电机的输出状态。本发明专利技术具有能源分配合理、燃油经济性高、尾气排放少、鲁棒性好、节能环保的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力管理控制
，具体涉及一种混合动力公交车能源管理方法。
技术介绍
目前地球上由于燃油汽车的排放导致环境污染问题日益严重，而且石油资源有限，在几十年后就可能开采完。因此，混合动力汽车(HEV)成为了汽车领域的研究热点，HEV 采用至少两种动力源，因此为了尽可能地让发动机工作在最佳工作区间，达到减少燃油消耗、减少污染物排放、回收利用制动动能等目的。城市公交车作为城市主要交通工具，具有数量较多的特点，对于城市空气的污染影响较大，因此人们开始在城市公交车领域添加混合动力技术来降低城市的空气污染。目前已经有许多课题组在研究混合动力公交车的能量管理策略，然而大多数控制策略的针对性较弱，没有考虑到每条线路的运行特点，这样得到的控制效果并不十分理想。一些课题组利用GPS测得的样本来预测公交车未来的运动规律。并以此通过动态规划等手段来制定能量管理策略，这种做法能很好地利用循环工况来估计各时间段的功率需求，达到全局优化的目的。然而这种策略并不具备普适性，只有公交车确切地按照模型轨迹运作时才能达到控制效果。但实际情况是公交车的运行具有很强的随机性，几乎不会按照定制策略时的轨线运动，而且每次的耗时也是不同的，控制策略若基于固定模型很有可能无法达到预期的控制效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能源分配合理、燃油经济性高、尾气排放少、 鲁棒性好、节能环保的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种，其实施步骤如下1)根据公交车运行的历史车速进行积分获取公交车的历史车速-位移关系；根据公交车运行的历史车速进行数值差分获取加速度-位移关系；根据各组历史的车速-位移关系与加速度-位移关系，获取运行路线上每一个位移点的历史平均车速和平均加速度， 根据历史车速的方差获取公交车在每个位移点的车速随机因子；2)根据历史平均车速和平均加速度获取当前位移点之后一定预测位移段内的功率需求，同时根据车速随机因子获取公交车在当前位移点之后一定预测位移段内的历史电机功率变化范围，根据当前位移点之后一定预测位移段内功率需求和历史电机功率变化范围获取当前位移点的功率分配比范围；s0+P3)将功率分配比范围结合目标函数J =(" ,仑他力+ ！^心他力；^}枚举“So获取混合动力的最优分配比，并根据最优分配比控制发动机和电机的输出状态，其中Jf为公交车发动机的燃油消耗率，Jg为公交车发动机的污染物排放率，Wf为设定燃油消耗权值， Wg为设定污染物排放权值，S为当前位移点的位移，E为求平均值运算符，P为当前位移点以后的预测位移点数量，u为功率分配比范围内的功率分配比取样值。作为本专利技术上述技术方案的进一步改进所述步骤1)中预先将公交车的运行路线根据站点分割为多个子路段，所述步骤 3)中当前位移点的位移是指当前位移点相对当前子路段起点位置的位移。3、根据权利要求2所述的，其特征在于，所述步骤1)中根据公交车运行的历史车速记录进行积分获取公交车的历史车速-位移关系的具体步骤包括将每个子路段的总位移根据时间分成N小段，然后对每一小段根据Γ+1 V(t)dt = 1 {tM - () [Vit1) + V(tM )) + RUi进行积分得到每一小段的位移，其中、为第i小段的开始时刻，ti+1为第i+Ι小段的开始时刻，V(ti)为、时刻的车速，R为截断误差；然后对每一小段的位移求和获得公交车在当前子路段中的总位移，根据总位移和当前位置的历史速度得到公交车的历史车速-位移关系。所述步骤1)中根据各组历史的车速-位移关系与加速度-位移关系，获取运行路线上每一个位移点的历史平均车速和平均加速度具体是指，获取当前子路段中的路口，如果当前路段中有多个路口则按照信息熵指标选取其中一个主要的路口，根据历史车速大小将该路口区域内的历史车速-位移关系分类为红灯数据集合和绿灯数据集合，然后对红灯数据集合与绿灯数据集合分别求取其历史平均车速和获取平均加速度。所述步骤1)中根据各组历史的车速-位移关系与加速度-位移关系，获取运行路线上每一个位移点的历史平均车速和平均加速度是指将按照设定步长选取固定的位移向量，然后搜寻距离当前位移点最近的两个用于获取历史车速的采样点，然后利用插值运算获取当前位移点的车速与加速度，并计算各组历史数据在该位移点的历史平均车速和平均加速度。所述步骤2~)中根据车速随机因子获取公交车在当前位移点之后一定预测位移段内的电机功率变化范围具体是指A)根据车速随机因子获取预测位移点内每一点的车速分布规律#(、,《.+12) 位移点的历史平均车速；B)车速分布规律满足约束条件> Q(soc 21^lSsOC Low) ~Vl)~汉来获得电机电流I所允许的变化范围，其中Si为第i个位移点，为第i+Ι个位移点，Q为蓄电池的总电容量，SOCJnit为蓄电池位于当前位移点的起始荷电状态，S0C_Low为蓄电池荷电状态的下限，α为设定的蓄电池放电保守参数；Tj — IJJ2-AP C)根据/ = Uo ^0得到电机功率Pail的历史变化范围，其中U0为蓄电池IR1开环电压，氏为内阻。所述步骤3)中将功率分配比范围结合目标函数枚举获取混合动力的最优分配比5具体是指将功率分配比范围进行区间离散化，将区间离散化的端点以及等分点取值作为抽样的功率分配比，将抽样的各个功率分配比分别代入所述目标函数，获取符合目标函数的功率分配比作为最优分配比。本专利技术具有下述优点本专利技术基于统计的历史车速-位移关系来获取当前位移点的功率需求和电机功率变化范围获取当前位移点的功率分配比范围，进而通过根据目标函数枚举获取混合动力的最优分配比，并根据最优分配比控制发动机和电机的输出状态，结合了车辆发动机的燃油和排放参数、历史车速的统计信息，有考虑了车速的不确定性信息， 由不确定性信息来限制分配比，使得荷电状态的越界概率降低，不仅能提升燃油经济性，而且把蓄电量越界的机会控制在用户可接受的范围内，对于实际车辆运行的随机过程有很好的鲁棒性，具有能源分配合理、燃油经济性高、尾气排放少、鲁棒性好、节能环保的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的实施流程示意图。图2为本专利技术实施例的框架结构示意图。图3为本专利技术实施例步骤1)获取车速随机因子的流程示意图。图4为本专利技术实施例步骤3)的流程示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术实施例的实施步骤如下1)根据公交车运行的历史车速进行积分获取公交车的历史车速-位移关系；根据公交车运行的历史车速进行数值差分获取加速度-位移关系；根据各组历史的车速-位移关系与加速度-位移关系，获取运行路线上每一个位移点的历史平均车速和平均加速度， 根据历史车速的方差获取公交车在每个位移点的车速随机因子；2)根据历史平均车速和平均加速度获取预测范围内每个位置的功率需求，同时根据车速随机因子获取公交车在预测范围内每个位置所允许的的电机功率变化范围，根据预测位移点的功率需求和电机功率变化范围获取预测范围内每个位置的功率分配比范围；3)根据目标函数权利要求1.一种，其特征在于其实施步骤如下1)根据公交车运行的历史车速进行积分获取公交车的历史车速-位移关系；根据公交车运行的历史车速进行数值差分获取加速度-位移关系；根据各组历史的车速-位移关系与加速度-位移关系，获取运行路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春跃，潘正，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：