一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法及装置

本发明涉及路径引导，特别是涉及一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法及装置。

背景技术：

1、混合动力汽车由于拥有复数个动力源，可根据路况条件调整功率输出，以提升行驶效率。当前对于混合动力汽车的行车路径规划与传统规划方式基本一致，都是依据车速信息并基于最短时间消耗进行规划。然而，基于时间的规划方法可能会造成较大的能量消，，对于侧重经济成本的用户可能更加偏向基于最小能量消耗的路径规划方法。

2、现有技术中基于能量最优的车辆路线选择方法主要面向传统燃油车辆，对于混合动力汽车而言，在每条道路上发动机与电机不同的功率分配会导致不同的能耗效果，影响最终路线选择。

技术实现思路

1、针对混合动力汽车基于时间成本的路径规划方案可能造成较大的经济成本的现象，本发明提供了一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法及装置，解决混合动力汽车的能耗最优路线选择问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，包括以下步骤：

4、根据输入的车速信息v计算混合动力汽车位于道路节点处的参考soc值；

5、以所述参考soc值和初始soc值为输入，以每条道路上最小等效燃油消耗为目标，计算在不同初始soc下的最优等效因子，并建立等效因子关于道路与初始soc的查表模型；

6、由可达到的所有路径节点，依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗，确定所有路径节点处的累计最小等效燃油消耗和最优路径指针，由终点根据最优路径指针逆推至起点得到最优路径。

7、进一步地，包括步骤：依据最优路径根据车辆实时获取的位置信息以及瞬时soc值，利用查表模型得到等效因子，求解使得等效燃油消耗最小的发动机功率和电机功率，完成车辆能量分配。

8、进一步地，单一路径中各行驶点的参考soc计算公式为

9、

10、式中，socin为初始soc值，socen为终点soc值，f为车辆平均需求转矩由v计算得到，l为道路里程，d为已行驶里程，n为已行驶道路数，k为总道路数，j为道路序号，可行路径li1中单一节点pi2的参考soc值socpi2的计算公式为

11、

12、式中，i1表示可行路径序号，i2表示节点序号，n1为所有行车路径中经过某节点的次数，所述混合动力汽车位于道路节点处的参考soc值socr＝[socp1,socp2,…,socpi2]。

13、进一步地，所述最小等效燃油消耗的计算公式为

14、

15、式中，pe为发动机功率，pm为电机功率，ηe为发动机效率，ηm为电机效率，ηb为电池效率，hf为燃油热值，s为等效因子；

16、所述计算在不同初始soc下的最优等效因子时按以下目标函数和约束进行

17、

18、其中soc为瞬时soc值，soclo为soc下限，socup为soc上限，tm为电机转矩，te为发动机转矩，ωm为电机转矩，ωe为发动机转矩，上标min与max表示变量最小值与最大值，a为常数。

19、进一步地，所述依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗的计算公式为

20、

21、式中，t1为道路行驶时长，pe为发动机功率，pm为电机功率，ηe为发动机效率，ηm为电机效率，ηb为电池效率，hf为燃油热值，s为等效因子；

22、所述确定所有路径节点处的累计最小等效燃油消耗和最优路径指针的计算公式为

23、ln2-1＝mon(j(k1)+ln2(k1))

24、k*＝argminln2-1

25、式中，ln2为上一节点处的累计最小等效燃油消耗，k1为可行路径，k*为最优路径指针。

26、本发明的另一技术方案为：

27、一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，包括：

28、参考soc规划模块：根据输入的车速信息v计算混合动力汽车位于道路节点处的参考soc值；

29、离线优化模块：以所述参考soc值和初始soc值为输入，以每条道路上最小等效燃油消耗为目标，计算在不同初始soc下的最优等效因子，并建立等效因子关于道路与初始soc的查表模型；

30、以及，路径规划模块：由可达到的所有路径节点，依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗，确定所有路径节点处的累计最小等效燃油消耗和最优路径指针，由终点根据最优路径指针逆推至起点得到最优路径。

31、进一步地，包括：

32、能量管理控制模块：依据最优路径根据车辆实时获取的位置信息以及瞬时soc值，利用查表模型得到等效因子，求解使得等效燃油消耗最小的发动机功率和电机功率；

33、以及，整车模型模块：基于所述发动机功率和电机功率控制车辆完成车辆能量分配。

34、本发明与现有技术相比较，具有如下优点：

35、1、本发明根据混合动力汽车复合动力源的特性，基于道路最小能量消耗进行行车路径规划，可以得到经济性较优的车辆行驶路线；

36、2、本发明通过建立各条道路的离线查表模型，可以在确定初始车辆状态下快速求解能量消耗最小的行驶路线，减少了计算时间。

技术特征：

1.一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，其特征在于，包括步骤：依据最优路径根据车辆实时获取的位置信息以及瞬时soc值，利用查表模型得到等效因子，求解使得等效燃油消耗最小的发动机功率和电机功率，完成车辆能量分配。

3.根据权利要求1或2所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，其特征在于，单一路径中各行驶点的参考soc计算公式为

4.根据权利要求1或2所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，其特征在于，所述最小等效燃油消耗的计算公式为

5.根据权利要求1或2所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，其特征在于，所述依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗的计算公式为

6.一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求6或7所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，其特征在于，单一路径中各行驶点的参考soc计算公式为

9.根据权利要求6或7所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，其特征在于，所述最小等效燃油消耗的计算公式为

10.根据权利要求6或7所述的基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划装置，其特征在于，所述依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗的计算公式为

技术总结本发明公开了一种基于最小能量消耗的混合动力汽车路径规划方法，包括步骤：根据输入的车速信息V计算混合动力汽车位于道路节点处的参考SOC值；以所述参考SOC值和初始SOC值为输入，以每条道路上最小等效燃油消耗为目标，计算在不同初始SOC下的最优等效因子，并建立等效因子关于道路与初始SOC的查表模型；由可达到的所有路径节点，依据查表模型获取等效因子值并计算相邻两个路径节点间的等效燃油消耗，确定所有路径节点处的累计最小等效燃油消耗和最优路径指针，由终点根据最优路径指针逆推至起点得到最优路径。本发明基于道路最小能量消耗进行行车路径快速求解规划，可以得到经济性较优的车辆行驶路线，减少计算量。技术研发人员：金志佳,陈健,王业泰,李广华,李淼,李铭迪受保护的技术使用者：常熟理工学院技术研发日：技术公布日：2024/9/29