[发明专利]一种行星式混合动力系统的优化控制规则提取方法

摘要

本发明提供一种行星式混合动力系统的优化控制规则提取方法，属于混合动力汽车控制技术领域，包括纯电动模式与混合动力模式的模式切换规则提取，以及混合动力模式下，各动力源工作状态分配规则的确定。该优化控制规则提取方法，通过将优化结果以控制规则的形式应用于在线控制策略，降低了运算成本，提高了控制策略的实时性，此外，该方法不依赖于工程人员的经验，能够自动化实施省去了大量的标定时间和精力，为自动优化标定提供了依据。

主权项

1.一种行星式混合动力系统的优化控制规则提取方法，其特征在于：第一步，提取纯电动模式与混合动力模式的模式切换规则：基于典型行驶工况下开展全局优化得到的行星式混合动力系统动力源工作状态随车速和系统需求扭矩变化的结果，对纯电动模式与混合动力模式的模式切换规则进行提取，具体包括：步骤1.1：在车速、系统需求扭矩坐标下，对全局优化结果中的纯电动模式和混合动力模式工作点进行统计，得到纯电动模式下的最大系统需求扭矩Tev1和最高车速Vev1；步骤1.2：剔除系统需求扭矩大于Tev1，以及车速高于Vev1时的混合动力模式工作点，在剩余的混合动力模式工作点中，统计得到混合动力模式工作点的最小系统需求扭矩Tevt1和最低车速Vevt1；步骤1.3：剔除系统需求扭矩小于Tevt1，以及车速低于Vevt1时的纯电动模式工作点；步骤1.4：对步骤1.2处理后剩余的纯电动模式工作点开展离群点检测，当纯电动模式工作点中检测到离群点时，剔除离群点，并返回步骤1.1，统计得到剩余纯电动模式工作点中的最大系统需求扭矩Tev2和最高车速Vev2，剔除系统需求扭矩大于Tev2，以及车速高于Vev2时的混合动力模式工作点；当纯电动模式工作点中未检测到离群点时，进入步骤1.5；步骤1.5：对步骤1.3处理后剩余的混合动力模式工作点开展离群点检测，当混合动力模式工作点中检测到离群点时，剔除离群点，并返回步骤1.2，统计得到剩余混合动力模式工作点中的最小系统需求扭矩Tevt2和最低车速Vevt2，剔除系统需求扭矩小于Tevt2，以及车速低于Vevt2时的纯电动模式工作点；当混合动力模式工作点中未检测到离群点时，进入步骤1.6；步骤1.6：针对步骤1.4和步骤1.5处理后的纯电动模式工作点和混合动力模式工作点，寻找两模式的外边界点，对纯电动模式的外边界点进行拟合，得到纯电动模式向混合动力模式切换的曲线Cev，对混合动力模式的外边界点进行拟合，得到混合动力模式向纯电动模式切换的曲线Cevt；所述的寻找纯电动模式的外边界点方法为，首先对纯电动模式工作点的系统需求扭矩和车速进行归一化，然后在车速坐标上以Vn的距离对纯电动模式工作点进行分段，针对每一段数据，找到外包络点中系统需求扭矩最大的包络点Bevi，再找到车速大于等于Bevi点对应车速并且系统需求扭矩大于Bevi点对应系统需求扭矩减去Tn的包络点，记为纯电动模式向混合动力模式切换的外边界点；其中，Vn与Tn为标定值，其范围均为(0，1)；所述的寻找混合动力模式的外边界点方法为，首先对混合动力模式工作点的系统需求扭矩和车速进行归一化，然后在车速坐标上以Vm的距离对混合动力模式工作点进行分段，针对每一段数据，找到外包络点中系统需求扭矩最小的包络点Bevti，再找到车速小于等于Bevti点对应车速并且系统需求扭矩小于Bevti点对应系统需求扭矩加上Tm的包络点，记为混合动力模式向纯电动模式切换的外边界点；其中，Vm与Tm为标定值，其范围均为(0，1)；第二步，混合动力模式下，各动力源工作状态分配规则的确定，具体包括：步骤2.1：基于全局优化结果中的车速、系统需求功率、电池荷电状态对混合动力模式下的发动机需求功率进行非线性拟合：将发动机需求功率表达为车速v、系统需求功率Preq和电池荷电状态SOC之间的回归方程：Pe＝β0+β1·v+β2·Preq+β3·SOC其中β0、β1、β2、β3为各项系数，将β0、β1、β2、β3分别表达为关于车速、系统需求功率、电池荷电状态的非线性曲线，利用最小二乘法对四个系数各随三个变量变化的十二种情况分别进行非线性拟合，找出相关系数最大的拟合结果，作为最终的发动机需求功率非线性表达式；步骤2.2：基于行星式混合动力系统的两电机效率随电机需求扭矩和转速变化的工作特性，将两电机的效率表达为分段多项式函数：一号电机的效率ηg,l在小扭矩时为随着需求扭矩变化的函数，在大扭矩时为随着转速变化的函数：其中，Tg为一号电机需求扭矩，ωg为一号电机转速，基于典型行驶工况下开展全局优化得到的一号电机效率随系统需求扭矩和转速变化工作点的分布结果，利用遗传算法优化扭矩门限值Tg,t，利用最小二乘法优化完成多项式函数fgt(Tg)与fgω(ωg)的拟合；二号电机的效率ηm,l在低速时为随着转速变化的函数，在高速时为随着需求扭矩变化的函数：其中Tm为二号电机需求扭矩，ωm为二号电机转速，基于典型行驶工况下开展全局优化得到的二号电机效率随系统需求扭矩和转速变化工作点的分布结果，利用遗传算法优化转速门限值ωm,t，利用最小二乘法优化完成多项式函数fmt(Tm)与fmω(ωm)的拟合；步骤2.3：以系统综合效率最优为目标，基于步骤2.1的发动机需求功率表达式和步骤2.2得到的一号电机、二号电机效率表达式，利用遗传优化算法获得使发动机功率利用效率最优的发动机转速、扭矩；步骤2.4：基于步骤2.3确定的发动机转速、扭矩，以系统需求扭矩、车速为目标，根据行星式混合动力系统的动力学关系，计算得到一号电机和二号电机的转速、扭矩。