本发明专利技术公开了一种带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法，利用最小二乘支持向量机的方法对获得的发动机台架性能试验样本数据进行训练，并采用分布估计的算法对最小二乘支持向量机的参数C和σ进行优化，通过对发动机转矩模型进行离线训练与优化，基于最优参数建立发动机转矩观测器。输入当前的节气门开度与转速，得出实时的转矩值，实现发动机转矩的在线观测。在车辆由纯电动驱动模式向纯发动机驱动模式(不同动力源)切换过程中，针对不同的动力源，进行分段协调控制，进而实现整个切换过程的平稳过渡，动力系统输出的转矩稳定，无波动，且满足车辆驱动总转矩的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种混合动力汽车动力模式切换协调控制方法，特别是关于一种带发 动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法。
技术介绍
混合动力电动汽车能实现低速纯电动行驶以及中高速和大负荷工况下的并联混 合动力行驶，从而使得车辆能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性，更容易 实现低油耗和低排放的目标。但由于不同动力源的瞬态响应特性的显著区别，车辆动力源 之间的切换常常会导致动力系统输出转矩的大幅变化或突变，从而导致动力输出的不平 稳，对车辆产生较大的纵向冲击，进而降低车辆的驾驶性能。 目前现有的混合动力汽车控制方法中，中国专利CN101973267 B，名称为"混合动 力电动汽车牵引力分层控制方法"所公开的方案中通过设置上层期望驱动总力矩计算层、 中层动态协调控制层和底层退出机制层对混合动力汽车的动力进行协调控制。根据目标滑 转率，建立动态滑模控制器计算期望驱动总力矩，用发动机响应期望驱动总力矩的低频部 分，让响应速度快的电机动态补偿期望驱动总力矩的高频部分，并建立动态补偿机制。中国 专利申请号201210539336. 6,名称为"基于模型预测控制的混合动力汽车控制方法"所公开 的方案中提出基于数学模型（指数衰减模型或马尔科夫链型模型）预测经过预定时间间隔 时的需求转矩；获得优化参数，并据此确定发动机和电机的目标转矩，分别发送给发动机控 制器和电机控制器。这两类有代表性的方法都很好的解决了如何识别驾驶员的意图，确定 需求总转矩，并根据发动机和电动机响应的特点，分配各自的目标转矩，实现发动机和电机 的协调控制。但是，这两类方法都没有涉及如何获取发动机实际的输出转矩这个难题，如果 发动机的实际转矩与目标转矩存在较大的误差，那就不能保证车辆正常行驶所需的总转矩 能够得到满足。 目前对发动机转矩在线估计方法主要有：（1)发动机平均值模型法，这是基于发 动机的几个循环来预测平均的外部变量（曲轴转速、进气岐管压力）和内部变量（燃烧效 率、充气效率）的值，平均的时间远短于动态工况中发动机参数的变化时间，从而能够较好 地描述动态工况中发动机参数的变化过程。但该方法通用性较差，对于不同类型的发动机 需要建立不同的模型，且需要大量的试验数据。（2)基于发动机动态试验的神经网络模型 法，这是以发动机实验数据为基础，利用神经网络非线性逼近能力强的特点来估计发动机 的动态转矩，但对神经网络类型以及网络参数的选取并没有精确的理论依据。（3)发动机 曲轴瞬时转速法，这是建立在发动机发火频率点，曲轴瞬时转速波动幅值与转矩之间存在 近似线性关系的基础上。该算法在获得每次循环曲轴瞬时转速序列之后需要进行傅里叶变 换，算法复杂，计算量大，对控制系统的硬件要求极高，实时性不易保证。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种带发动机转矩观测器的同轴并联混合动 力汽车动力切换协调控制方法，通过对发动机转矩模型进行离线训练与优化，基于最优参 数建立发动机转矩观测器。输入当前的节气门开度与转速，得出实时的转矩值，实现发动机 转矩的在线观测。在车辆由纯电动驱动模式向纯发动机驱动模式的切换过程中，针对不同 的动力源，进行分段协调控制，进而实现整个切换过程的平稳过渡，动力系统输出的转矩稳 定，无波动，且满足车辆驱动总转矩的需求。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种带发动机转矩观测器的同轴并 联混合动力汽车动力切换协调控制方法，包括以下步骤： 步骤1，以发动机台架性能实验所得的不同节气门开度和转速下所对应转矩的数 据作为样本，利用最小二乘支持向量机（LSSVM)进行训练； 步骤2,采用分布估计算法对最小二乘支持向量机的参数：平衡因子C和核函数参 数σ进行优化，得出最优参数，基于最优参数建立发动机转矩观测器模型； 步骤3,根据驾驶员对油门踏板、制动踏板的操作，识别驾驶意图，得出期望的车辆 运行状态，在车辆由纯电动驱动模式向纯发动机驱动模式的切换过程中，设置一个动力切 换分段控制系统，以离合器的状态作为控制系统划分的依据，针对不同的动力源，采用不同 的控制策略，实现分段协调控制； 步骤4,车辆起步阶段处于纯电动驱动模式，此时发动机关闭，离合器分离，仅由驱 动电机提供动力；当车速大于预先设定的车速^时，发动机起动，采用模糊PI混合控制调 节发动机转速；在离合器两端转速差值较小的情况，进行离合器接合； 步骤5,在离合器完全结合之后，车辆进入混合驱动模式；建立带发动机转矩观测 器的模型匹配控制器来调节驱动电机的输出转矩，实现对动力输出总转矩的闭环控制； 步骤6,当发动机正常工作，输出转矩平稳，且实际车速大于预先设定的纯发动机 驱动模式门限值V OTg al_时，则逐步增加发动机的转矩输出，并调节驱动电机的转矩输出逐 渐下降直至为零，仅由发动机提供动力，车辆进入纯发动机驱动模式。 进一步，在所述步骤1中，以节气门开度间隔为20%，转速间隔为500r/min来获取 样本数据。 进一步，在所述步骤1中，选择径向基函数作为最小二乘支持向量机的核函数。 进一步，在所述步骤2中，采用分布估计算法对最小二乘支持向量机参数进行优 化的步骤如下： 步骤2. 1，采用一维的Logistic映射模型来初始化种群X = ，随机产生一 组之间的初始值，表示为乂。=，利用父1+1=人，乂 1(1-^)，经 过η次迭代可得混沌序列，并以矩阵的形式表示为： 将混沌序列的取值范围扩展到待优化参数问题的取值范围，可表示为： 式中，η为种群规模，λ为控制参数，平衡因子C的取值范围为，核函数 参数σ的取值范围为; 步骤2. 2,评价种群中每个个体的适应度值，第j个个体的适应度值可表示为： 式中，（Ijl为第j个个体的第i个实际值，y μ为第j个个体的第i个观测值，Z为 训练样本的个数； 步骤2. 3,对种群中的每个个体执行混沌变异，第j个个体的第i个参数值的变异 半径可表示为： 变异操作后，计算新个体的适应度值，若小于旧个体原来的适应度值，则用其替换 旧个体；否则，保留旧个体； 步骤2. 4,对种群中个体的适应度值进行排序，建立带权重的混合高斯模型； 步骤2. 5,按建立的混合高斯模型进行抽样，生成η个新个体作为下一代种群； 步骤2. 6,判断是否满足收敛条件，如果不满足则转至步骤2. 2继续执行；如果满 足，则种群中适应度值最小的个体为所求的最优参数。 进一步，在所述步骤4中，采用模糊PI混合控制对发动机进行转速调节的步骤如 下： 步骤4. 1，根据驱动电机转速Com计算目标转速ω为：ω d= ω mXig，式中ig为变 速箱的传动比，由车辆当前的档位决定； 步骤4. 2,根据转速传感器反馈的发动机实际转速coe和步骤4. 1中确定的目标转 速《d计算差值，对其进行修正为：Δ ω = KX (ω d-co J，并作为切换的依据； 步骤4. 2,当Δ ω彡cojf，采用模糊控制器对发动机进行转速调节； 步骤4. 4,当Δ ω < cojt，采用PI控制器对发动机进行转速调节； 上式中，K为动态切换补偿切换转速修正系数，ωΤΗ为模糊控制器与PI控制器之 间切换的门限值。 进一步，在所述步骤5中，采用一阶延迟特性来构建控制系统的响应特性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，以发动机台架性能实验所得的不同节气门开度和转速下所对应转矩的数据作为样本，利用最小二乘支持向量机进行训练；步骤2，采用分布估计算法对最小二乘支持向量机的参数：平衡因子C和核函数参数σ进行优化，得出最优参数，基于最优参数建立发动机转矩观测器模型；步骤3，根据驾驶员对油门踏板、制动踏板的操作，识别驾驶意图，得出期望的车辆运行状态，在车辆由纯电动驱动模式向纯发动机驱动模式的切换过程中，设置一个动力切换分段控制系统，以离合器的状态作为控制系统划分的依据，针对不同的动力源，采用不同的控制策略，实现分段协调控制；步骤4，车辆起步阶段处于纯电动驱动模式，此时发动机关闭，离合器分离，仅由驱动电机提供动力；当车速大于预先设定的车速Ve时，发动机起动，采用模糊PI混合控制调节发动机转速；在离合器两端转速差值较小的情况，进行离合器接合；步骤5，在离合器完全结合之后，车辆进入混合驱动模式；建立带发动机转矩观测器的模型匹配控制器来调节驱动电机的输出转矩，实现对动力输出总转矩的闭环控制；步骤6，当发动机正常工作，输出转矩平稳，且实际车速大于预先设定的纯发动机驱动模式门限值Veng_alone时，则逐步增加发动机的转矩输出，并调节驱动电机的转矩输出逐渐下降直至为零，仅由发动机提供动力，车辆进入纯发动机驱动模式。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何仁，田翔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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