功率分流式新能源车辆模糊控制方法及装置、新能源车辆制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法及装置、新能源车辆。所述控制方法包括以下步骤：(a)分析工作模式；(b)确定约束条件；(c)根据所述工作模式和所述约束条件，查阅发动机万有特性图，得到发动机理想工作曲线；(d)根据发动机理想工作曲线，以及一定车速下发动机最大转速和最小转速的限制条件，得到发动机目标工作曲线；(e)模糊控制：采用特定的模糊控制算法，输出发动机控制指令，使发动机工作点位于所述发动机目标工作曲线上。该方法科学可靠，能够使发动机的工作点位于目标工作曲线上，克服了传统控制中发动机转速波动大、启停次数频繁的缺点，从而使整车获得良好的燃油经济性。

【技术实现步骤摘要】
功率分流式新能源车辆模糊控制方法及装置、新能源车辆
本专利技术涉及新能源汽车领域，具体而言，涉及一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法及装置、新能源车辆。
技术介绍
行星排功率分流式构型已经成为国内外混合动力新能源车的发展方向之一，由于该构型具有杠杆式机械原理和发动机部件非线性工作的特点，如何控制发动机一直工作在理想的工作区域和理论最优曲线是整车控制过程中面临的一个难点。因此，对双行星排功率分流构型的车辆，发动机的控制在满足机械约束杠杆的前提下，兼顾最优工作点的控制，是提高整车燃油经济性的重要途径之一，然而目前还没有科学可靠的方法来实现。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法及装置、新能源车辆，该方法及装置科学可靠，能够使发动机的工作点位于目标工作曲线上，克服了传统控制中发动机转速波动大、启停次数频繁的缺点，从而使整车获得良好的燃油经济性。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法，包括以下步骤：(a)分析工作模式；(b)确定约束条件；(c)根据所述工作模式和所述约束条件，查阅发动机万有特性图，得到发动机理想工作曲线；(d)根据发动机理想工作曲线，以及一定车速下发动机最大转速和最小转速的限制条件，得到发动机目标工作曲线；(e)模糊控制：采用模糊控制算法，输出发动机控制指令，使发动机工作点位于所述发动机目标工作曲线上；所述模糊控制算法包括：采用双输入双输出控制器，输入分别为发动机实际转速与发动机目标转速的差值ΔE，以及所述差值的变化率ΔEC，输出分别为修正的比例常数ΔKp和积分常数ΔKi，ΔE、ΔEC、ΔKp和ΔKi均包括五个模糊子集，然后确定所有模糊子集的隶属度函数，建立模糊控制规则，然后采用Mamdani型推理方法进行模糊推理，再采用加权平均法去模糊化，输出发动机控制指令。上述模糊控制方法首先分析工作模式，根据动力总成的工作原理和动力源的工作状态，分析出可以实现的工作模式；然后确定约束条件，再根据工作模式和约束条件，查阅发动机万有特性图，得到特定工作模式下的发动机理想工作曲线；进而在一定车速下发动机最大转速和最小转速的限制条件的限制下，得到发动机目标工作曲线；最后采用特定的模糊控制算法，输出发动机控制指令，使发动机能够在发动机目标工作曲线上工作，克服传统控制中发动机转速波动大、启停次数频繁的缺点，从而使整车获得良好的燃油经济性。其中，在双行星排动力总成中，发动机转速与车辆行驶速度完全解耦，发动机目标工作曲线是直接影响车辆燃油经济性的主要因素之一，因此设计以发动机工作点控制为主要优化目标，在满足动力总成部件机械特性约束条件的前提下，将发动机工作点控制在目标工作曲线。采用以上特定的模糊控制算法的优点为：通过该控制算法，可把这些分成一段一段的控制方法衔接成一个连续的控制方法，让发动机分段点附近不连续的部分有一个光滑过渡，最终得到一个近似的、模糊的、由分散的控制区间组成、区间之间模糊拼接在一起的模糊控制规则，逼近发动机的最优工作曲线。应当理解的是：在不同的工作模式下，车辆功率需求、动力源功率需求和电动附件功率需求之和，构成了系统功率需求，该功率需求通过整车控制发动机、电动机工作指令共同实现。进一步地，根据系统功率需求和传动轴实际反馈输出功率，可计算电动机功率需求，电动机功率经过约束条件和电源充放保护约束，计算得出电动机控制指令。应当理解的是，电动机功率需求为系统功率需求减去传动轴实际反馈输出功率所得的差值。进一步地，模糊子集的隶属度函数根据二元对比排序法推到得到。二元对比排序法是一种较实用的确定隶属度函数的方法，它通过对多个事物之间的两两对比来确定某种特征下的顺序，由此来决定这些事物对该特征的隶属函数的大体形状。进一步地，上述步骤(a)和步骤(b)可以按顺序进行，也可以不按顺序进行，优选按顺序进行。作为进一步优选的技术方案，步骤(a)中，根据混合动力总成工作原理和各动力部件工作状态，确定工作模式，所述工作模式包括纯电动模式、混合驱动模式、再生制动模式、滑行制动模式或停车充电模式。如表1所示为不同工作模式下，发动机、发电机和电动机的工作状态。表1作为进一步优选的技术方案，步骤(b)中，所述约束条件包括：行星排混合动力总成运动学约束条件，行驶功率约束条件，驱动电机和发电机外特性约束条件，以及发电机转速约束条件。在这约束条件下，可以更进一步的缩小发动机的工作范围，提高控制精度。优选地，行星排混合动力总成运动学约束条件为：其中，ωS为太阳轮角速度；ωR为齿圈角速度；ωc为行星架角速度；K为行星轮系的特征参数，即太阳轮与齿圈的模数比；TC为行星架转矩，与发动机转矩相等；TS为太阳轮转矩，与发电机转矩相等。优选地，行驶功率约束条件为：其中，Tm为电机转矩；Tmotor为电机驱动转矩；Treg为电机发电转矩；Preq为整车需求功率；PEng_max为发动机最大功率；PEng_min为发动机最小功率。优选地，驱动电机和发电机外特性约束条件为：其中，Tm为电机转矩；Tmax为驱动电机最大转矩；Tmin为驱动电机最小转矩；Gm为发电机转矩；Gmax为发电机最大转矩；Gmin为发电机最小转矩。优选地，发电机转速约束条件为：0≤Gspeed≤Gspeedmax，其中，Gspeed为发电机转速；Gspeedmax为发电机最大转速。作为进一步优选的技术方案，步骤(e)中，ΔE的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-50，50]；ΔEC的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-100，100]；ΔKp的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-1，1]；ΔKi的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-1，1]。作为进一步优选的技术方案，步骤(e)中，模糊控制的基本规则为：(a)如果差值为正值，则减小PI补偿；若此时差值的变化率也为正值，则再次减小PI补偿；若此时差值的变化率为负值，则增加PI补偿；(b)如果差值为零，PI补偿不变；若此时差值的变化率为正值，则减小PI补偿；若此时差值的变化率为负值，则增加PI补偿；(c)如果差值为负值，则增加PI补偿；若此时差值的变化率也为正值，则再次增加PI补偿；若此时差值的变化率为负值，则减小PI补偿。需要说明的是：上述“PI补偿”是指一种线性控制方式，根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。传统PI调节方式获取的某一状态下在调节时是针对一个区间逐个进行调试，区间内工作点的控制参数没有直接获取，而是采用线性差值的方法代替，无法保证整PI参数在区间内获得良好的控制效果。在模糊控制输出的基础上，采用PI补偿可以更进一步的控制发动机精度。...

【技术保护点】
1.一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(a)分析工作模式；/n(b)确定约束条件；/n(c)根据所述工作模式和所述约束条件，查阅发动机万有特性图，得到发动机理想工作曲线；/n(d)根据发动机理想工作曲线，以及一定车速下发动机最大转速和最小转速的限制条件，得到发动机目标工作曲线；/n(e)模糊控制：采用模糊控制算法，输出发动机控制指令，使发动机工作点位于所述发动机目标工作曲线上；/n所述模糊控制算法包括：采用双输入双输出控制器，输入分别为发动机实际转速与发动机目标转速的差值ΔE，以及所述差值的变化率ΔEC，输出分别为修正的比例常数ΔKp和积分常数ΔKi，ΔE、ΔEC、ΔKp和ΔKi均包括五个模糊子集，然后确定所有模糊子集的隶属度函数，建立模糊控制规则，然后采用Mamdani型推理方法进行模糊推理，再采用加权平均法去模糊化，输出发动机控制指令。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率分流式新能源车辆模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)分析工作模式；
(b)确定约束条件；
(c)根据所述工作模式和所述约束条件，查阅发动机万有特性图，得到发动机理想工作曲线；
(d)根据发动机理想工作曲线，以及一定车速下发动机最大转速和最小转速的限制条件，得到发动机目标工作曲线；
(e)模糊控制：采用模糊控制算法，输出发动机控制指令，使发动机工作点位于所述发动机目标工作曲线上；
所述模糊控制算法包括：采用双输入双输出控制器，输入分别为发动机实际转速与发动机目标转速的差值ΔE，以及所述差值的变化率ΔEC，输出分别为修正的比例常数ΔKp和积分常数ΔKi，ΔE、ΔEC、ΔKp和ΔKi均包括五个模糊子集，然后确定所有模糊子集的隶属度函数，建立模糊控制规则，然后采用Mamdani型推理方法进行模糊推理，再采用加权平均法去模糊化，输出发动机控制指令。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(a)中，根据混合动力总成工作原理和各动力部件工作状态，确定工作模式，所述工作模式包括纯电动模式、混合驱动模式、再生制动模式、滑行制动模式或停车充电模式。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(b)中，所述约束条件包括：行星排混合动力总成运动学约束条件，行驶功率约束条件，驱动电机和发电机外特性约束条件，以及发电机转速约束条件。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，行星排混合动力总成运动学约束条件为：其中，ωS为太阳轮角速度；ωR为齿圈角速度；ωc为行星架角速度；K为行星轮系的特征参数，即太阳轮与齿圈的模数比；TC为行星架转矩，与发动机转矩相等；TS为太阳轮转矩，与发电机转矩相等。


5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，行驶功率约束条件为：其中，Tm为电机转矩；Tmotor为电机驱动转矩；Treg为电机发电转矩；Preq为整车需求功率；PEng_max为发动机最大功率；PEng_min为发动机最小功率。


6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，驱动电机和发电机外特性约束条件为：其中，Tm为电机转矩；Tmax为驱动电机最大转矩；Tmin为驱动电机最小转矩；Gm为发电机转矩；Gmax为发电机最大转矩；Gmin为发电机最小转矩；
优选地，发电机转速约束条件为：0≤Gspeed≤Gspeedmax，其中，Gspeed为发电机转速；Gspeedmax为发电机最大转速。


7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(e)中，ΔE的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-50，50]；ΔEC的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-100，100]；ΔKp的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-1，1]；ΔKi的五个模糊子集为{NB、NS、ZO、PS、PB}，论域为[-1，1]。


8.根据权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，步骤(e)中，模糊控制的基本规则为：
(a)如果差值为正值，则减小PI补偿；若此时差值的变化率也为正值，则再次减小PI补偿；若此时差值的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，曲辅凡，王芳，徐月，张林涛，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12