氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法及系统

本发明涉及车辆动力管理，尤其涉及一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法及系统。

背景技术：

1、氨气是良好的氢能载体，便于存储和运输，且液氨的密度远大于液氢，具有较高的含氢密度，因此氨气被认为是目前最具前景的碳中和燃料。氨气的自然温度较高、最小点火能量高、层流火焰速度低，因此氨气是一种低反应活性燃料，其着火困难和燃烧速度慢是限制其在发动机中应用的重要难题。而氢气恰恰具有燃烧速度快、最小点火能量低、燃烧清洁等优点，并且若由氨气通过催化获取氢气，就不需要专门在车上装载氢气瓶，解决了氢存储和运输的难题。因此，目前氨氢融合型混合动力系统已经得到了广泛关注。

2、氨氢混合动力车辆构型已基本成熟，其驱动能量来源可包括发动机、储能电池等，构型也分为并联式、串联式、混合串联式等。多源动力系统各单元能量流需高动态协同。系统中包含内燃机、电池等不同机理的能量转化单元，多源动力深度耦合，在车辆动力系统高动态工作特点下，各单元相互影响，其能量流设计及控制方法的差异直接影响能量转化效率和车辆的动力性。氨氢混合动力系统能量管理方面的研究的主要目的是通过技术手段高效的利用能源，以实现节能减排。

3、目前氨氢混合动力车辆能量管理策略处在不断完善的过程中，目前未有任何文献提出基于优化的氨氢混合动力车辆能量管理策略。现有文献主要是基于规则的方法，即控制器的能量管理算法都是基于工程师设定的规则，这一规则是人工经过大量的实验标定以及对汽车状态的分析制定而成。这类策略具有容易实现、算法简单、实用性强等优点，但同时过于依赖工程师的经验，面对复杂工况时难以提供最优的策略。

技术实现思路

1、本发明提供一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法及系统，用以解决现有氨氢混合动力车辆能量管理缺乏有效管理策略、过于依赖人工管理的缺陷。

2、本发明提供一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，包括：

3、获取氨氢混合动力系统的整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息；

4、将所述整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息发送至氨氢混合动力系统域控制器，所述氨氢混合动力系统域控制器包括基于预测性的等效氨消耗最小策略的能量管理控制单元以及动态协调控制单元；

5、所述整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及采集到的各部分信号在所述能量管理控制单元中求解等效氨消耗最小的发动机或电池功率分配方案并发送至所述动态协调控制单元；

6、所述动态协调控制单元根据所述能量管理控制单元给出的功率分配结果进行控制量分配，并将所述控制量分配情况发送至执行器控制单元；

7、所述执行器控制单元根据控制量分配情况控制多个部件进行动作，直至驾驶行程结束。

8、根据本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，所述获取氨氢混合动力系统的整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息，具体包括：

9、所述氨氢混合动力系统包括：氨气喷射系统、氨气流量阀、电驱桥、电加热控制系统和后处理氨气喷射系统；

10、采集所述氨气喷射系统中氨氢发动机进气道的氨消耗量，所述氨气流量阀中氨催化改制器的氨消耗量，电驱桥中电驱动系统电功率的等效氨消耗量，电加热控制系统中氨催化改制器电加热系统电功率的等效氨消耗量和后处理氨气喷射系统中的后处理系统的氨消耗量。

11、根据本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，将所述整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息发送至氨氢混合动力系统域控制器，所述氨氢混合动力系统域控制器包括基于预测性的等效氨消耗最小策略的能量管理控制单元以及动态协调控制单元，具体包括：

12、所述基于预测性的等效氨消耗最小策略通过等效因子将电驱动系统的电功率消耗以及氨催化改制器电加热系统的电功率消耗等效为氨消耗量；

13、将等效的氨消耗量加上发动机进气道的氨消耗量、氨催化改制器的氨消耗量、后处理系统的氨消耗量求和得到总的等效氨消耗；

14、根据总的等效氨消耗通过求解最小化的等效氨消耗来获得优化控制量。

15、根据本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，所述动态协调控制单元根据所述能量管理控制单元给出的功率分配结果进行控制量分配，并将所述控制量分配情况发送至执行器控制单元，具体包括：

16、所述动态协调控制单元根据所述能量管理控制单元给出的功率分配结果进行控制量分配；

17、所述控制量分配包括确定发动机、电机的转速与扭矩给定值，确定氨催化改制器的氨流量给定值，确定催化改制器电加热温度给定值，确定后处理系统氨喷射量。

18、根据本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，所述执行器控制单元根据控制量分配情况控制多个部件进行动作，具体包括：

19、所述执行器控制单元包括：氨发动机控制器、后处理控制器、热管理控制器和电机控制器；

20、所述氨发动机控制器将氨燃料供给量的给定值传给发动机及其控制系统；

21、所述后处理控制器将获取的后处理系统氨喷射量传递给氨气喷射装置和后处理系统；

22、所述热管理控制器将获取的电加热温度给定值传递给氨催化改制装置及其控制系统；

23、所述电机控制器将获取的转矩分量给定值传递给电机及其控制系统。

24、根据本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法，所述执行器控制单元根据控制量分配情况控制多个部件进行动作，直至驾驶行程结束，还包括：

25、在驾驶行程持续过程中，系统持续运行并将系统各部分部件状态反馈，获取相关功率需求量；

26、在驾驶行程结束后不再执行控制量分配。

27、本发明还提供一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制系统，所述系统包括：

28、数据获取模块，用于获取氨氢混合动力系统的整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息；

29、数据传送模块，用于将所述整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及预测路况信息发送至氨氢混合动力系统域控制器，所述氨氢混合动力系统域控制器包括基于预测性的等效氨消耗最小策略的能量管理控制单元以及动态协调控制单元；

30、分配方案生成模块，用于所述整车驱动功率需求、整车热管理功率需求以及采集到的各部分信号在所述能量管理控制单元中求解等效氨消耗最小的发动机或电池功率分配方案并发送至所述动态协调控制单元；

31、方案分配模块，用于所述动态协调控制单元根据所述能量管理控制单元给出的功率分配结果进行控制量分配，并将所述控制量分配情况发送至执行器控制单元；

32、方案执行模块，用于所述执行器控制单元根据控制量分配情况控制多个部件进行动作，直至驾驶行程结束。

33、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法。

34、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法。

35、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法。

36、本发明提供的一种氨氢混合动力系统预测性等效氨耗最小控制方法及系统，通过实时分配氨燃料发动机和蓄电池的输出功率，使得系统在单位控制周期内等效氨耗最小。该方法能够有效提高氨燃料和蓄电池能量的综合利用效率，提高氨氢混合动力车辆续航里程，并有效延长电池系统使用寿命。在预测性等效氨消耗最小控制单元中，考虑了氨氢发动机、氨催化改制器以及后处理系统的氨消耗以及电驱动和电加热的等效氨消耗，使得混合动力系统整体能量分配达到瞬时最优。预测性能量管理算法合理利用了智能网联信息，实现了对等效因子的自适应调节，使得电池soc水平处在合理的状态下。