一种智能混合动力汽车能量管理控制方法技术

本发明专利技术属于混合动力汽车能量管理技术领域。一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，包括如下步骤：(1)建立齿圈处所需需求转矩等式，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，得出逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值、车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；(2)基于模糊逻辑控制方法在软件中搭建动力电池低SOC阈值计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；(3)对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出。本发明专利技术采用可变逻辑门限值，使得转矩分配策略更能反应汽车工况特点，达到实现驾驶意图、提升汽车燃油经济性、延长动力电池寿命等目的。

【技术实现步骤摘要】
一种智能混合动力汽车能量管理控制方法
本专利技术属于混合动力汽车能量管理
，具体涉及一种智能混合动力汽车能量管理控制方法。
技术介绍
良好的燃油经济性、低排放是汽车设计的主要经济指标，传统的内燃机车辆受工况的制约，不能长期工作在发动机燃油消耗率低以及排放低的工作点，加上制动能量的消耗，怠速的消耗，使得传统内燃机车辆出现燃油经济性不高，排放较高等缺点。混合动力汽车采用多个动力单元，可以针对不同的工况采用不用的动力单元进行驱动，实现车辆工况与发动机工况的解耦，因而可以实现发动机长期运行在高效低排放区域，最终实现车辆的燃油经济性和低排放性。混合动力系统具有多套动力系统，其结构比较复杂，不同动力装置之间的能量流动相互组合可以构成多种工作模式。研究表明，混合动力系统的多工作模式下，各个动力装置之间能量分配的优化与汽车动力性、燃油经济性和排放性的研究成为了当前混合动力驱动系统研究的热点和难点。采用简单合理的控制策略，有效应对汽车的不同工况、如实反映驾驶意图，以便采用合理的工作模式，不仅可以让发动机处于最优的工况点，提高汽车的燃油经济性和排放性，还可以提高动力系统(如电池组)的使用寿命。混合动力汽车不同工作模式的选择依赖于能量管理策略的制订，能量管理策略主要有静态逻辑门限策略、瞬时优化能量策略、全局最优能量策略、模糊能量管理策略。静态逻辑门限策略实现简单，目前工程上应该较为广泛。但是现行的静态逻辑门限值控制方案中，模式的切换和具体转矩的分配依据预先设置的SOC阈值及转矩阈值，这些固定的阈值并不能随车辆工况变化而变化，难以满足复杂工况下多种工作模式切换要求，最终不能满足驾驶意图或实现燃油经济性最优并延长动力电池使用寿命。例如，当汽车处于低速大转矩工况(如，不良上坡路段起步加速)，应当尽可能满足发动机和牵引电机联合驱动的要求，此时该模式向其他模式切换的阈值应该低些。当车速较高时，通常需求扭矩不高，则可以尽快切换到发动机驱动并充电的模式，以保证SOC处于较高水平，此时模式切换阈值应该高些。现有的混合动力汽车能量管理系统采用静态逻辑门限值策略设置难以满足复杂工况下多种工作模式切换要求，难以保证汽车燃油经济性最优、延长动力电池寿命以及实现特殊工况下的驾驶意图等目的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，该方法采用可变逻辑门限值，使得转矩分配策略更能反应汽车工况特点，达到实现驾驶意图、提升汽车燃油经济性、延长动力电池寿命等目的。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，包括如下步骤：(1)根据驾驶员对加速踏板的加速过程中的参数进行分析，列出关于齿圈处所需需求转矩的等式，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，分析得到逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值，再结合车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；(2)基于模糊逻辑控制方法在MATLAB软件中搭建动力电池可变低阈值SOCL计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；(3)对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出。较优的，所述步骤(1)中的工作模式包括纯电动模式、纯发动机模式、混合牵引模式、发动机驱动电池组充电模式、电池组充电模式、再生制动模式和电池组混合充电模式。较优的，所述步骤(1)中建立齿圈处所需需求转矩的等式如下：式中，TQ为齿圈处所需需求转矩，Ff、Fw、Fi、Fj分别为滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力，Δθ为加速踏板开度增量，k为踏板增量加速度系数，为踏板增量的加速度，Fp为总的允许驱动力，irw为齿圈到驱动轮的速比，ηc为传动效率，r为车轮半径。较优的，所述步骤(1)中车速阈值的设定依据发动机的万有特性图，将车速分为低、中、高三个区域，其中，以最佳发动机转速区域所允许的最低转速nemin所对应的车速设定为低速阈值VL，其表达式为：以最佳发动机转速区域所允许的最高转速nemax所对应的车速设定为高速阈值VH。其表达式为：式中，0.377为常量，定义kyr＝(1+ig)/ig,ig为齿圈与太阳轮的半径比，r为轮胎半径，irw为齿圈到驱动轮的速比。较优的，所述步骤(1)中，电池低阈值SOCL通过模糊逻辑判断实现动态调整，设SOCL的常规值为SOCLC,其动态调整具体为：以请求转矩TQ、车速ua作为模糊逻辑控制系统的输入，动态调整的SOCL作为系统输出，1)当请求转矩TQ升高，车速ua降低或升高时，SOCL降低，使混合动力汽车尽可能采用混合牵引模式，满足驾驶意图，车速ua为中等时SOCL升高，以便保护电池；2)当请求转矩TQ降低，车速ua降低时则SOCL升高，此时混合动力汽车采用发动机驱动电池组充电模式，避免牵引电机运行在低功率区，降低了工作效率，而车速ua增加时则SOCL降低，电机的效率提升，此时混合动力汽车采用纯电动模式；当请求转矩TQ中等时，SOCL为常规值SOCLC，工作模式按常规值SOCLC切换。较优的，所述步骤(2)中的软件，选取MATLAB软件。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，通过建立齿圈处所需需求转矩方程，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，得出逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值，再结合车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；采用以发动机工作为主的工作模式，确保发动机工作在高效区域的同时提高了牵引电机的运行效率，基于模糊逻辑控制方法在软件中搭建动力电池可变低阈值SOCL计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出，保证驾驶意图优先满足的同时，提高燃油经济性和排放性。(2)本专利技术一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，由于混合动力汽车采用可变逻辑门限能量管理策略，并利用模糊逻辑控制动态调整逻辑门限阈值，可以实现动力元件转矩合理分配，并且基于模糊逻辑优化的可变逻辑门限控制策略在低速低负荷或高速高负荷工况时改变SOC阈值，采用以发动机工作为主的工作模式，确保发动机工作在高效区域的同时提高了牵引电机的运行效率。附图说明图1是本专利技术一种智能混合动力汽车能量管理控制方法的控制流程图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。请参阅图1所示，一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，包括如下步骤：(1)根据驾驶员对加速踏板的加速过程中的参数进行分析，列出关于齿圈处所需需求转矩的等式，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，分析得到逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值，再结合车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；(2)基于模糊逻辑控制方法在软件中搭建动力电池可变低阈值SOCL计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；(3)对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出。本专利技术的智能混合动力汽车能量管理控制方法以汽车请求转矩为系统总需求，采用车速、转矩和电池SOC作为门限阈值的表征参数及系统输入，系统根据输入值及预设及计算出的门限阈值，判断当前汽车工况并选择合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据驾驶员对加速踏板的加速过程中的参数进行分析，列出关于齿圈处所需需求转矩的等式，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，分析得到逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值，再结合车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；(2)依据动力电池使用特性，采用高阈值SOCH和低阈值SOCL将电池SOC划分为三个区域，基于模糊逻辑控制方法在软件中搭建动力电池可变低阈值SOCL的计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；(3)对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出。

【技术特征摘要】
1.一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据驾驶员对加速踏板的加速过程中的参数进行分析，列出关于齿圈处所需需求转矩的等式，结合当前状态下的车速情况、踏板开度及加速度，分析得到逻辑门限控制方法，依据当前状况下整车动力电池的SOC阈值，再结合车速阈值及转矩阈值，选取混合动力汽车的工作模式；(2)依据动力电池使用特性，采用高阈值SOCH和低阈值SOCL将电池SOC划分为三个区域，基于模糊逻辑控制方法在软件中搭建动力电池可变低阈值SOCL的计算模型，并建立基于逻辑门限的混合动力汽车能量管理控制模型；(3)对混合动力汽车能量管理模型，根据转矩分配，控制动力元件状态输出。2.如权利要求1所述的一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中的工作模式包括纯电动模式、纯发动机模式、混合牵引模式、发动机驱动电池组充电模式、电池组充电模式、再生制动模式和电池组混合充电模式。3.如权利要求1所述的一种智能混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立齿圈处所需需求转矩的等式如下：式中，TQ为齿圈处所需需求转矩，Ff、Fw、Fi、Fj分别为滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力，Δθ为加速踏板开度增量，k为踏板增量加速度系数，为踏板增量的加速度，Fp为总的允许驱动力，irw为齿圈到驱动轮的速比，ηc为传动效率，r为车轮半径。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：封进，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：广西,45