CN102785575B - 基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法及装置，其中方法包括1)初始化，钥匙上电，向个体及种群管理模块写入初始种群，并设置每个个体的具体值；2)将种群中每个个体的具体值写入Flash读写模块，并将种群中的第一个个体输入到逻辑门限值控制策略模块；3)逻辑门限值控制策略模块根据踏板信号输出发动机转矩和电机转矩信号，来控制混合动力公交客车行驶等步骤；其中装置包括包括信号输入模块、控制器延时断电模块、工况有效性判断模块、个体及种群管理模块、种群更新模块、Flash读写模块、逻辑门限值控制策略模块、信号输出模块。与现有技术相比，本发明具有可有效降低公交车油耗等优点。

Description

基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种公交车能量管理方法及装置，尤其是涉及一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法及装置。 

背景技术

为满足人们对汽车日益严格的环保和节能两方面的技术要求，在电池技术没有得到突破性进展之前，混合动力车辆必将在较长一段时间逐渐取代传统燃油汽车而成为现代汽车的主流车型。混合动力车辆的关键技术之一是能量管理策略，即如何协调控制发动机和电机，使混合动力车辆的燃油经济性达到最优。 

公共交通是交通事业发展的重要部分，混合动力公交客车是一种重要的城市公共交通运载工具，具有良好的经济效益和社会效益。 

基于逻辑门限值的混合动力车辆能量管理策略已经得到了广泛应用，然而其逻辑门限值参数的确定是一个难点，从目前已公开的资料来看，该问题还没有得到很好解决。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可有效降低公交车油耗的基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法及装置。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1)初始化，钥匙上电，向个体及种群管理模块写入初始种群，并设置每个个体的具体值； 

2)将种群中每个个体的具体值写入Flash读写模块，并将种群中的第一个个体输入到逻辑门限值控制策略模块； 

3)逻辑门限值控制策略模块根据踏板信号输出发动机转矩和电机转矩信号，来控制混合动力公交客车行驶； 

4)钥匙下电，控制器延时断电模块接收钥匙下电信号后使控制器延时设定时间后再断电； 

5)工况有效性判断模块判断混合动力公交客车之前的工况是否有效，并将判断后的工况信息发送给个体及种群管理模块； 

6)个体及种群管理模块判断接收工况信息是否为有效的信号，若为无效信号，则不向逻辑门限值控制策略模块写入新的个体，逻辑门限值控制策略模块采用旧的个体，并返回步骤3)；若为有效信号，进入步骤7)； 

7)个体及种群管理模块接收油耗信号及SOC信号，计算在该工况下混合动力公交客车的综合等效油耗值并将其写入Flash读写模块且与相应的逻辑门限参数值对应，同时判断步骤1)中设置的种群大小是否满足，若不满足，则从Flash读写模块读取种群中的下一个个体并将其赋值到逻辑门限值控制策略模块，覆盖旧的个体，返回步骤3)；若满足，则执行步骤8)； 

8)判断是否达到步骤1)中设置的迭代停止条件，若为否，则种群更新模块生成下一代种群，返回步骤2)；若为是，则得到综合等效油耗值最低的最优个体，且在以后混合动力城市客车运行过程中，个体及种群管理模块每次都向逻辑门限值控制策略模块赋予该最优个体。 

所述的个体的具体值包括上下限范围值、种群大小、迭代停止条件。 

所述的迭代停止条件为遗传代数最大值或适应度函数累计差值上限值。 

所述的步骤5)中的工况是否有效判断如下：工况有效性判断模块根据车速信号和钥匙信号，计算在钥匙一次上下电的时间间隔内混合动力公交客车所行驶的距离，判断该距离是否大于设定距离，若为是，则认为该工况是有效工况，混合动力公交客车之前处于正常的运行状态，否则为无效工况。 

所述的步骤8)中的种群更新模块生成下一代种群如下： 

种群更新模块依据Flash读写模块中存储的个体及其对应的适应度值，采用选择、保留精英、交叉、变异的遗传操作生成下一代种群。 

一种实施权利要求1所述的基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法的装置，其特征在于，包括信号输入模块、控制器延时断电模块、工况有效性判断模块、个体及种群管理模块、种群更新模块、Flash读写模块、逻辑门限值控制策 略模块、信号输出模块，所述的信号输入模块分别与控制器延时断电模块、工况有效性判断模块、个体及种群管理模块、逻辑门限值控制策略模块连接，所述的个体及种群管理模块分别与工况有效性判断模块、种群更新模块、Flash读写模块、逻辑门限值控制策略模块连接，所述的逻辑门限值控制策略模块与信号输出模块连接； 

信号输入模块，用于输入能量管理策略所需的信号，包括燃油消耗率或燃油消耗量信号、SOC信号、钥匙信号、车速信号； 

控制器延时断电模块，用于使控制器延时一定时间断电，使控制器在该时间段内对其它模块进行操作； 

工况有效性判断模块，用于判断混合动力公交客车在钥匙上下电的时间间隔内所经历的工况是否为正常的运行工况； 

个体及种群管理模块，个体为一组能量管理策略的逻辑门限参数值，种群为由若干个个体组成的群体，所述的个体及种群管理模块用于判断是否需要将新的个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要将某个个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要更新种群以及将个体对应到相应的适应度值； 

种群更新模块，用于产生新的种群； 

Flash读写模块，用于记录个体的具体值及其相应的适应度，并保留至下一次控制器上电； 

逻辑门限值控制策略模块，用于决定发动机和电机应处的状态并计算其应输出的转矩值； 

信号输出模块，用于逻辑门限值控制策略模块的输出信号。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

在混合动力公交客车的运行过程中，可以根据不同逻辑门限值参数在相同工况下的不同油耗值，使逻辑门限值参数朝着降低油耗的方向进化，最终达到在任一特定工况下油耗最低的目的。 

附图说明

图1为本发明的结构框图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 

实施例 

如图1所示，本发明的结构包括信号输入模块、控制器延时断电模块4、工况有效性判断模块1、个体及种群管理模块2、种群更新模块3、Flash读写模块5、逻辑门限值控制策略模块6、信号输出模块，所述的信号输入模块分别与控制器延时断电模块4、工况有效性判断模块1、个体及种群管理模块2、逻辑门限值控制策略模块6连接，所述的个体及种群管理模块2分别与工况有效性判断模块1、种群更新模块3、Flash读写模块5、逻辑门限值控制策略模块6连接，所述的逻辑门限值控制策略模块6与信号输出模块连接； 

信号输入模块，用于输入能量管理策略所需的信号，包括燃油消耗率或燃油消耗量信号、SOC信号、钥匙信号、车速信号； 

控制器延时断电模块4，用于使控制器延时一定时间断电，使控制器在该时间段内对其它模块进行操作；

工况有效性判断模块1，用于判断混合动力公交客车在钥匙上下电的时间间隔内所经历的工况是否为正常的运行工况； 

个体及种群管理模块2，个体为一组能量管理策略的逻辑门限参数值，种群为由若干个个体组成的群体，所述的个体及种群管理模块用于判断是否需要将新的个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要将某个个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要更新种群以及将个体对应到相应的适应度值； 

种群更新模块3，用于产生新的种群； 

Flash读写模块5，用于记录个体的具体值及其相应的适应度，并保留至下一次控制器上电； 

逻辑门限值控制策略模块6，用于决定发动机和电机应处的状态并计算其应输出的转矩值； 

信号输出模块，用于逻辑门限值控制策略模块的输出信号。 

本发明的工作流程如下： 

1)初始化，钥匙上电，向个体及种群管理模块写入初始种群，并设置每个个体的具体值； 

2)将种群中每个个体的具体值写入Flash读写模块，并将种群中的第一个个体输入到逻辑门限值控制策略模块； 

3)逻辑门限值控制策略模块根据踏板信号输出发动机转矩和电机转矩信号，来控制混合动力公交客车行驶； 

4)钥匙下电，控制器延时断电模块接收钥匙下电信号后使控制器延时设定时间后再断电； 

5)工况有效性判断模块判断混合动力公交客车之前的工况是否有效，并将判断后的工况信息发送给个体及种群管理模块； 

6)个体及种群管理模块判断接收工况信息是否为有效的信号，若为无效信号，则不向逻辑门限值控制策略模块写入新的个体，逻辑门限值控制策略模块采用旧的个体，并返回步骤3)；若为有效信号，进入步骤7)； 

7)个体及种群管理模块接收油耗信号及SOC信号，计算在该工况下混合动力公交客车的综合等效油耗值并将其写入Flash读写模块且与相应的逻辑门限参数值对应，同时判断步骤1)中设置的种群大小是否满足，若不满足，则从Flash读写模块读取种群中的下一个个体并将其赋值到逻辑门限值控制策略模块，覆盖旧的个体，返回步骤3)；若满足，则执行步骤8)； 

8)判断是否达到步骤1)中设置的迭代停止条件，若为否，则种群更新模块生成下一代种群，返回步骤2)；若为是，则得到综合等效油耗值最低的最优个体，且在以后混合动力城市客车运行过程中，个体及种群管理模块每次都向逻辑门限值控制策略模块赋予该最优个体。 

所述的个体的具体值包括上下限范围值、种群大小、迭代停止条件。 

所述的迭代停止条件为遗传代数最大值或适应度函数累计差值上限值。 

所述的步骤5)中的工况是否有效判断如下：工况有效性判断模块根据车速信号和钥匙信号，计算在钥匙一次上下电的时间间隔内混合动力公交客车所行驶的距离，判断该距离是否大于设定距离，若为是，则认为该工况是有效工况，混合动力公交客车之前处于正常的运行状态，否则为无效工况。 

所述的步骤8)中的种群更新模块生成下一代种群如下： 

种群更新模块依据Flash读写模块中存储的个体及其对应的适应度值，采用选择、保留精英、交叉、变异的遗传操作生成下一代种群。 

Claims (5)

1.一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始化，钥匙上电，向个体及种群管理模块写入初始种群，并设置每个个体的具体值；

2)将种群中每个个体的具体值写入Flash读写模块，并将种群中的第一个个体输入到逻辑门限值控制策略模块；

3)逻辑门限值控制策略模块根据踏板信号输出发动机转矩和电机转矩信号，来控制混合动力公交客车行驶；

4)钥匙下电，控制器延时断电模块接收钥匙下电信号后使控制器延时设定时间后再断电；

5)工况有效性判断模块判断混合动力公交客车之前的工况是否有效，并将判断后的工况信息发送给个体及种群管理模块；

6)个体及种群管理模块判断接收工况信息是否为有效的信号，若为无效信号，则不向逻辑门限值控制策略模块写入新的个体，逻辑门限值控制策略模块采用旧的个体，并返回步骤3)；若为有效信号，进入步骤7)；

7)个体及种群管理模块接收油耗信号及SOC信号，计算在该工况下混合动力公交客车的综合等效油耗值并将其写入Flash读写模块且与相应的逻辑门限参数值对应，同时判断步骤1)中设置的种群大小是否满足，若不满足，则从Flash读写模块读取种群中的下一个个体并将其赋值到逻辑门限值控制策略模块，覆盖旧的个体，返回步骤3)；若满足，则执行步骤8)；

8)判断是否达到步骤1)中设置的迭代停止条件，若为否，则种群更新模块生成下一代种群，返回步骤2)；若为是，则得到综合等效油耗值最低的最优个体，且在以后混合动力城市客车运行过程中，个体及种群管理模块每次都向逻辑门限值控制策略模块赋予该最优个体；

所述的步骤5)中的工况是否有效判断如下：工况有效性判断模块根据车速信号和钥匙信号，计算在钥匙一次上下电的时间间隔内混合动力公交客车所行驶的距离，判断该距离是否大于设定距离，若为是，则认为该工况是有效工况，混合动力公交客车之前处于正常的运行状态，否则为无效工况。

2.根据权利要求1所述的一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法，其特征在于，所述的个体的具体值包括上下限范围值、种群大小、迭代停止条件。

3.根据权利要求2所述的一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法，其特征在于，所述的迭代停止条件为遗传代数最大值或适应度函数累计差值上限值。

4.根据权利要求1所述的一种基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法，其特征在于，所述的步骤8)中的种群更新模块生成下一代种群如下：

种群更新模块依据Flash读写模块中存储的个体及其对应的适应度值，采用选择、保留精英、交叉、变异的遗传操作生成下一代种群。

5.一种实施权利要求1所述的基于在线优化逻辑门限值的公交车能量管理方法的装置，其特征在于，包括信号输入模块、控制器延时断电模块、工况有效性判断模块、个体及种群管理模块、种群更新模块、Flash读写模块、逻辑门限值控制策略模块、信号输出模块，所述的信号输入模块分别与控制器延时断电模块、工况有效性判断模块、个体及种群管理模块、逻辑门限值控制策略模块连接，所述的个体及种群管理模块分别与工况有效性判断模块、种群更新模块、Flash读写模块、逻辑门限值控制策略模块连接，所述的逻辑门限值控制策略模块与信号输出模块连接；

信号输入模块，用于输入能量管理策略所需的信号，包括燃油消耗率或燃油消耗量信号、SOC信号、钥匙信号、车速信号；

控制器延时断电模块，用于使控制器延时一定时间断电，使控制器在该时间段内对其它模块进行操作；

工况有效性判断模块，用于判断混合动力公交客车在钥匙上下电的时间间隔内所经历的工况是否为正常的运行工况；

个体及种群管理模块，个体为一组能量管理策略的逻辑门限参数值，种群为由若干个个体组成的群体，所述的个体及种群管理模块用于判断是否需要将新的个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要将某个个体赋值到逻辑门限值控制策略模块、是否需要更新种群以及将个体对应到相应的适应度值；

种群更新模块，用于产生新的种群；

Flash读写模块，用于记录个体的具体值及其相应的适应度，并保留至下一次控制器上电；

逻辑门限值控制策略模块，用于决定发动机和电机应处的状态并计算其应输出的转矩值；

信号输出模块，用于逻辑门限值控制策略模块的输出信号。