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摘要：本发明涉及一种回归分析‑极小值原理的能量管理研究方法。混合动力汽车在预见性巡航过程中，获得巡航过程中的车速、挡位和外特性等信息，配合速度规划获得车辆需求功率；基于ECMS算法引入等效因子和协态变量的核心思想，根据电池SOC与电池容量实时更新协态变量与等效因子，通过能量管理的Hamilton函数求解电池等效油耗；利用回归分析简化车辆关键动力模型，与极小值原理相结合，进一步将能量管理的Hamilton函数整理成包含控制变量和协态变量的标准二次函数形式；通过数学推导快速获得Hamilton函数的解析解，得出最优功率分配方式，同时建立相邻挡位各自的Hamilton函数，比较相邻挡位下的总油耗Hamilton函数值的，其中最小值即为最优挡位，进而得出相应的最优转矩分配方式。

主权项：1.一种回归分析-极小值原理的能量管理研究方法，其特征在于：混合动力汽车在预见性巡航过程中，在车辆等效油耗消耗最小的能量管理策略基础上，引入关于状态SOC的协态变量，利用回归分析简化车辆关键动力模型，与Pontryagin极小值原理相结合，同时自适应调节协态变量，进而通过数学推导快速获得Hamilton函数的解析解，得出最优功率分配方式，比较相邻挡位下的总油耗Hamilton函数值，获得相应的最优挡位和转矩分配方式；步骤1：基于极小值原理等效燃油消耗最小策略模型的建立：通过当前车速信息、挡位信息、以及外特性曲线，即可获得当前车辆发动机允许的转矩范围；将发动机允许范围内的转矩离散化，配合速度规划获得的车辆需求功率，即可获得一系列离散转矩分配组合，并计算各分配方法的实时油耗以及电池功率；基于ECMS算法引入等效因子和协态变量的核心思想，通过能量管理的Hamilton函数求解电池等效油耗，通过取其中最小的等效油耗获得最优控制变量；整个控制系统定义状态量为电池SOC，发动机转矩作为控制量，其中定义能量管理的Hamilton函数和等效因子如下：Hxt,λt,ut,t＝λtfxt,Pbatt,t+Beut………1.1 其中：状态方程电池SOC变化： λt为n维协态变量，满足条件：式中，Uoc为电池的开路电压，Rbat为电池内阻，Qbat为电池容量，Pbat电池输出功率，Be为发动机油耗，st表示t时刻的等效因子，Qlhv为发动机燃油的低热值，Ebat为电池的总能量；步骤2：实时更新协态变量及等效因子：根据Pontryagin极小值原理，最小化每个瞬时的Hamilton函数，换言之，也就是将车辆的能量管理的全局最优问题转化为瞬时最优问题，本文中求解的Hamilton函数最小值的关键是获得准确的协态变量和实时更新等效因子； 步骤3：混合动力车辆关键部件回归模型建立：在步骤1中的极小值原理基础上，通过回归模型对Hamilton函数进行合理的简化；本文通过发动机功率与油耗回归模型和电池电流关于SOC以及电机机械功率的回归模型代替复杂的Hamilton函数中的状态量变化方程，以降低函数的计算复杂程度；其中，发动机功率与油耗回归模型如式： 对电流、电机机械功率、电池SOC进行回归分析，电池电流二次多项式回归模型建立如式： 步骤4：选择换挡指令与电机输出转矩作为控制量，间接获得发动机的输出的转矩；当汽车在巡航过程中，电机转矩是连续变量，挡位是离散变量，车辆有三种选择的换挡指令，分别是维持当前挡位不变，升挡和降挡；三个换挡指令对应着三个Hamilton函数，为实现最优，同时对同时对三个Hamilton函数的最小值进行求解，其中最小的一个Hamilton函数值对应的挡位即使最优挡位，该Hamilton函数值对应的电机转矩为最优电机转矩；定义三个独立的Hamilton函数如下式： 步骤5：不同挡位下最优发动机及电机转矩分配：首先根据速度规划得到整车需求的驱动力，进而计算出整车需求功率，且Preq＝Pe+Pm；将回归模型分析结果纳入到式1.1的Hamilton函数中，如下式： 式中，等式5.1左边Hamilton函数值为发动机油耗与电能消耗转化得到的等效油耗之和，等式右边第一项为发动机油耗，等式右边第二项为电能消耗转化得到的等效油耗消耗，pij是通过电流回归模型参数bij与电池容量Qbat计算获得；为了方便计算，进一步将Hamilton函数整理成包含控制变量和协态变量的标准二次函数形式：形式1：Ht＝A1tSOC2t+B1tSOCt+C1t………5.2形式2：式中，二次函数各项参数如下：A1t＝λtp20B1t＝λtp10+p11Pmt A2t＝a2+λtp02B2t＝-a1-2a2Preqt+λtp01+p11SOCt 步骤6：在得到式5.1和5.2中的Hamilton函数的二次函数形式，此时Hamilton函数数的控制量的最优决策是二次函数关于电机输出功率的解析解，当电机输出功率为当前时刻的最优电机输出功率时，获得电机最优工作点，此时Hamilton函数取得最小值即得到最优发动机与电机输出转矩分配；考虑二次函数的基本性质，能量管理的解析解为： 式中，Pm,mint和Pm,maxt分别为当前时刻电机最小的机械功率以及最大机械功率，Pm,optt为当前时刻最优电机输出功率；步骤7：通过式6.1求解的最优电机输出功率，快速准确的求解某一特定挡位的下的最优功率分配方法；当相邻挡位机械效率近似时，通过式5.1的相邻挡位的Hamilton函数，计算对应的优化函数值，然后进行三个函数值的比较，即可获得相应的当前时刻最优换挡行为，进而获得相应的最优转矩分配方式以及挡位。

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