專利名稱：一種基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力車控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車控制領(lǐng)域，涉及一種對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車發(fā)電機(jī)組輸 出能量的控制方法。
背景技術(shù)：
全球石油資源的日益枯竭和全球環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重是制約社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重 要因素，而各種新能源汽車的興起，無(wú)疑是緩解能源壓力和降低環(huán)境污染的有效措施。由于 純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)時(shí)里程較短，所以人們考慮在純電動(dòng)汽車上增加一個(gè)發(fā)電機(jī)組，在高壓電池 組電量較少時(shí)候啟用，稱之為插電式混合動(dòng)力汽車。插電式混合動(dòng)力汽車兼顧了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng) 機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，具有低油耗、低排放和長(zhǎng)續(xù)時(shí)里程等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前新能源汽車的 最佳選擇之一。由于插電式混合動(dòng)力汽車有兩個(gè)能量輸出單元高壓蓄電池組和發(fā)電機(jī)組。多能 量的協(xié)調(diào)控制是插電式混合動(dòng)力汽車的控制的重點(diǎn)，如今有很多關(guān)于插電式混合動(dòng)力汽車 的控制方法，這些控制方法有些控制效果不佳，有些則控制算法比較復(fù)雜；比如溫度箱式控 制方法和功率跟隨式控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了提供一種基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，這種 控制方法能夠保證各個(gè)控制器之間協(xié)調(diào)工作，同時(shí)能夠使得系統(tǒng)的效率最優(yōu)化，解決發(fā)電 機(jī)組在整車的發(fā)電問(wèn)題，顯著提高整車的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其是通過(guò)整車控制器(HCU) 接受CAN上電池控制器(BCU)發(fā)出的電池輸出輸入的功率和電池荷電狀態(tài)(SOC)信息，接 受電機(jī)控制器(MCU)發(fā)出的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信息。通過(guò)以上信息，計(jì)算出需要發(fā)電 機(jī)組輸出的功率，并將此功率信息發(fā)送給發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)，APU接受到此功率信 息后，控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速控制，控制集成電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，從而達(dá)到HCU發(fā)出的功率請(qǐng) 求。其中，整車控制器(HCU)計(jì)算出發(fā)電機(jī)組所需的輸出功率的方法是采用模糊系統(tǒng) 控制方法，該控制方法需要兩個(gè)輸入量，即高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)和發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸 出功率。根據(jù)高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)可以建立一個(gè)隸屬函數(shù)MF1，此處采用三角形的隸 屬函數(shù)，并定義與SOC相對(duì)應(yīng)的七種隸屬等級(jí)很低，低，較低，適中，較高，高，很高，根據(jù)高 壓電池的實(shí)際狀態(tài)，當(dāng)SOC為25%時(shí)認(rèn)為是適中，即要控制高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)保持 的最佳狀態(tài)，并認(rèn)為最高和最低的高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)分別為40%和10%，其余的 隸屬等級(jí)進(jìn)行平均分布。然后根據(jù)發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出功率與HCU計(jì)算請(qǐng)求功率的差值ΔΡ， 建立另外一個(gè)隸屬函數(shù)MF2，此處采用三角形的隸屬函數(shù)，并且定義與Δ P相對(duì)應(yīng)的五種隸 屬等級(jí)負(fù)大，負(fù)小，適中，正小，正大，根據(jù)發(fā)電機(jī)組實(shí)際狀態(tài)，當(dāng)請(qǐng)求功率的差值ΔΡ為0時(shí)，認(rèn)為是適中狀態(tài)，并考慮控制的最大差值應(yīng)該在士600W之間，其余隸屬等級(jí)平均分布。 根據(jù)這兩個(gè)隸屬函數(shù)，將清晰的輸入信號(hào)SOC和Δ P模糊化。模糊化的具體方式是根據(jù)隸屬等級(jí)，可以建立模糊規(guī)則，并進(jìn)行模糊推理。此控制 方法采用最常用的模糊if-then規(guī)則，得出輸出功率的隸屬等級(jí){最大，很大，較大，正常， 較小，很小，最小}，得到的結(jié)論也是模糊化的隸屬等級(jí)，還需要對(duì)以上結(jié)論TSK系統(tǒng)進(jìn)行解 模糊。TSK(Takagi-Sugen0-Kang)系統(tǒng)輸入為語(yǔ)言值，輸出為數(shù)字量，得到清晰化的輸出功率。HCU通過(guò)以上模糊化控制得到了輸出功率以后，將此功率信息通過(guò)CAN消息發(fā)送 給APU控制器，APU收到此信息后，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率圖進(jìn)行查表，得到該功率下的最優(yōu)化的 轉(zhuǎn)矩值和轉(zhuǎn)速值。依據(jù)該轉(zhuǎn)速，控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行該轉(zhuǎn)速下的怠速控制；依據(jù)該扭矩，控制發(fā) 電機(jī)的發(fā)電扭矩。然后二者協(xié)調(diào)工作，得到發(fā)電機(jī)組的輸出功率。本發(fā)明提出的控制方法能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)組輸出功率進(jìn)行控制，該控制方法不用建立 復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，增加了控制的自由度，有很強(qiáng)的魯棒性。其控制效果經(jīng)過(guò)ECE工況仿真驗(yàn) 證，能夠使高壓電池組的SOC保持在比較穩(wěn)定的狀態(tài)之內(nèi)，有利于提高高壓電池組的壽命； 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能夠工作在比較經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，保證了插電式混合動(dòng)力汽車良好的燃油經(jīng)濟(jì) 性，從而達(dá)到很好的控制效果。


圖1是插電式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)2是控制流程示意3是根據(jù)SOC建立的隸屬函數(shù)MFl圖4是根據(jù)Δ P建立的隸屬函數(shù)MF2圖5是根據(jù)兩個(gè)隸屬函數(shù)得到的輸出功率函數(shù)
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本

發(fā)明內(nèi)容
參見(jiàn)圖1，整車控制器(HCU)從CAN上接受電池控制器(B⑶)發(fā)出的電池輸出輸入 的功率和電池荷電狀態(tài)(SOC)信息，接受電機(jī)控制器(MCU)發(fā)出的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信 息，通過(guò)接受MCU的電壓和電流，計(jì)算出發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出的功率。該方案中發(fā)動(dòng)機(jī)功率最 大為15KW，發(fā)電機(jī)最大功率9KW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率32KW，峰值功率45KW。當(dāng)高壓蓄電池中 的SOC低于30 %時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)行發(fā)電。整車控制器需要根據(jù)整車能源 的消耗情況，保持高壓蓄電池中的SOC在最佳區(qū)域，而其方法是，HCU可以通過(guò)以下算法，控 制發(fā)電機(jī)組輸出的功率。圖2是控制發(fā)電機(jī)組輸出功率的示意圖。整車控制器(HCU)在接受到高壓電池的 荷電狀態(tài)(SOC)和發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出功率，根據(jù)高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)建立一個(gè)隸屬 函數(shù)MFl，具體隸屬函數(shù)MFl如圖3所示，并且定義與SOC相對(duì)應(yīng)的七種隸屬等級(jí){很低， 低，較低，適中，較高，高，很高}。當(dāng)電池SOC在25 %的狀態(tài)時(shí)，HCU認(rèn)為是一個(gè)適中的狀態(tài)。然后根據(jù)發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出功率與HCU計(jì)算請(qǐng)求功率的差值ΔΡ，建立另外一個(gè) 隸屬函數(shù)MF2，具體隸屬函數(shù)MF2如圖4所示，并且定義與Δ P相對(duì)應(yīng)的五種隸屬等級(jí){負(fù)大，負(fù)小，適中，正小，正大}。當(dāng)實(shí)際輸出功率與請(qǐng)求功率差別在600W以上時(shí)，認(rèn)為隸屬等 級(jí)是正大。當(dāng)實(shí)際輸出功率與請(qǐng)求功率差別在0時(shí)，認(rèn)為隸屬等級(jí)是適中。根據(jù)這兩個(gè)隸屬函數(shù)，將清晰的輸入信號(hào)SOC和ΔΡ模糊化成為各自不同的隸屬 等級(jí)。建立模糊規(guī)則，并進(jìn)行模糊推理。此控制方法采用最常用的模糊if-then規(guī)則，如 表1
權(quán)利要求
一種基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其特征在于所述方法是通過(guò)整車控制器(HCU)接受CAN上電池控制器(BCU)發(fā)出的電池輸出輸入的功率和電池荷電狀態(tài)(SOC)信息，接受電機(jī)控制器(MCU)發(fā)出的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信息；通過(guò)上述信息，計(jì)算出需要發(fā)電機(jī)組輸出的功率，并將此功率信息發(fā)送給發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)，發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)接受到此功率信息后，控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速控制，控制集成電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，從而達(dá)到HCU發(fā)出的功率請(qǐng)求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其特征在 于所述整車控制器(HCU)計(jì)算出發(fā)電機(jī)組所需的輸出功率的方法是采用模糊系統(tǒng)控制方 法，所述控制方法需要兩個(gè)輸入量，即高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)和發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出功 率，根據(jù)高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)建立一個(gè)隸屬函數(shù)MF1，并且定義與SOC相對(duì)應(yīng)的七種 隸屬等級(jí)很低，低，較低，適中，較高，高，很高；然后根據(jù)發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出功率與HCU計(jì) 算請(qǐng)求功率的差值ΔΡ，建立另外一個(gè)隸屬函數(shù)MF2，并且定義與ΔΡ相對(duì)應(yīng)的五種隸屬等 級(jí)負(fù)大，負(fù)小，適中，正小，正大；最后根據(jù)這兩個(gè)隸屬函數(shù)，將清晰的兩個(gè)輸入信號(hào)高壓 電池的荷電狀態(tài)(SOC)和Δ P模糊化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其特征在 于所述將清晰的兩個(gè)輸入信號(hào)高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)和ΔΡ模糊化的方法是根據(jù)隸 屬等級(jí)，建立模糊規(guī)則，并進(jìn)行模糊推理具體是采用最常用的模糊if-then規(guī)則，得出輸 出功率的隸屬等級(jí)最大，很大，較大，正常，較小，很小，最小，得到的結(jié)論也是模糊化的隸 屬等級(jí)，再對(duì)以上結(jié)論用TSK系統(tǒng)進(jìn)行解模糊；所述TSK (Takagi-Sugeno-Kang)系統(tǒng)輸入 為語(yǔ)言值，輸出為數(shù)字量，得到清晰化的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其特征在 于所述整車控制器(HCU)通過(guò)以上模糊化控制得到了輸出功率以后，將此功率信息通過(guò) CAN消息發(fā)送給發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)，發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)收到此信息后，依據(jù)發(fā) 動(dòng)機(jī)功率圖進(jìn)行查表，得到該功率下的最優(yōu)化的轉(zhuǎn)矩值和轉(zhuǎn)速值；依據(jù)所述轉(zhuǎn)速值，控制發(fā) 動(dòng)機(jī)進(jìn)行所述轉(zhuǎn)速下的怠速控制；依據(jù)所述扭矩值，控制發(fā)電機(jī)的發(fā)電扭矩；然后二者協(xié) 調(diào)工作，得到發(fā)電機(jī)組的輸出功率。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于模糊系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車控制方法，其是通過(guò)整車控制器(HCU)接受CAN上電池控制器(BCU)發(fā)出的電池輸出輸入的功率和電池荷電狀態(tài)(SOC)信息，接受電機(jī)控制器(MCU)發(fā)出的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信息；通過(guò)上述信息計(jì)算出需要發(fā)電機(jī)組輸出的功率，并將此功率信息發(fā)送給發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)，由發(fā)電機(jī)組控制單元(APU)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速控制，控制集成電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，從而達(dá)到HCU發(fā)出的功率請(qǐng)求。本發(fā)明能對(duì)發(fā)電機(jī)組輸出功率進(jìn)行控制，增加控制的自由度，使高壓電池組的SOC保持在比較穩(wěn)定的狀態(tài)之內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能夠工作在比較經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，保證插電式混合動(dòng)力汽車良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)B60W20/00GK101947955SQ20101026843
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者馮超, 王明彥, 陳平 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司;重慶長(zhǎng)安新能源汽車有限公司