[發明專利]一種基于模糊控制的增程式電動車能量管理方法

有效

• 申請號: 201210465592.5
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102951039A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 章桐;宋珂;洪先建
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60L15/00
• 分類號: B60L15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種電動車控制方法，尤其是涉及一種基于模糊控制的增程式電動車能量管理方法。

背景技術

增程式電動汽車作為一種新型的混合動力汽車，它既不同于傳統的內燃機汽車，又有別于常見的油電混合動力汽車。增程式電動汽車是在純電動汽車的基礎上，配備了一個額外的動力裝置——增程器。一般采用小功率的汽油、柴油內燃機或燃料電池等作為增程器，因其功率較小，所以重量和價格都較低，有利于該裝置的推廣和使用。雖然增程器的功率較小，但卻能極大的提高整車的續航里程，因此在配合大功率蓄電池的情況下，使得整車既能滿足日常用車所需的動力性，又能提供較大的續航里程，為新能源汽車在短時期內的推廣和使用提供了切實可行的新方向。

由于增程式電動汽車擁有雙能量源，并且增程器既可以直接向驅動系統提供能量，又可以為蓄電池充電，因此如何分配增程器和蓄電池的工作功率就成為開發增程式電動汽車必須要解決的一個問題。燃料電池的效率隨著其工作功率的變化有著較大的變化，并且當燃料電池向蓄電池充電時也會帶來一定的能量損失，所以如何設定燃料電池的工作功率，將會很大程度上影響整車的經濟性。因此，制定一個優化合理的能量管理策略來控制增程器和蓄電池的工作功率，對于提高增程式電動車的環保經濟性有著重要意義。

目前研究的混合動力汽車能量管理策略的使用對象一般是蓄電池容量較小的輕度混合汽車，而在增程式電動車中，蓄電池和增程器所占的能量比重都較大，因而傳統混合動力汽車中的能量管理策略是不適用于增程式電動汽車的。

而目前所研究的用于增程式電動汽車的能量管理策略多為基于規則的邏輯門控制策略。根據部件性能特性和工程經驗選擇控制參數，在控制參數的變化范圍內使用一組閾值(邏輯門限值)將其劃分成不同的區域，在不同的控制參數區域，車輛按照不同的狀態和能量供給模式工作，從而形成一組控制規則。控制參數通常有車速、汽車行駛的需求功率、增程器的功率、電池的荷電狀態(SOC)等。這類策略雖然易于實現，但其控制效果不能隨著工況和車輛狀態進行動態變化，增程器的工作功率往往限定在一個或幾個固定的數值，這樣很難得到一個全局最優的控制效果，因此不能使整車的經濟性達到最佳。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適應性強、可提升整車性能的基于模糊控制的增程式電動車能量管理方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于模糊控制的增程式電動車能量管理方法，所述的電動車包括整車控制器、CAN總線、增程器和蓄電池，所述的整車控制器通過CAN總線與增程器和蓄電池連接，所述的整車控制器中設有模糊控制模塊，所述的方法通過該模糊控制模塊根據蓄電池SOC和總線需求功率實時控制增程器及蓄電池的功率輸出分配，具體包括以下步驟：

1)整車控制器獲取蓄電池SOC和總線需求功率數據；

2)整車控制器判斷蓄電池SOC是否小于或等于90％，若是，則執行步驟3)，若否，則通過CAN總線控制增程器關閉；

3)模糊控制模塊根據隸屬度函數對蓄電池SOC和總線需求功率數據進行模糊化；

4)對模糊化后的數據根據設定的模糊規則和隸屬度函數進行模糊推理，得到推理結果；

5)利用重心法對推理結果進行反模糊化，輸出增程器及蓄電池的輸出功率分配值；

6)整車控制器將增程器及蓄電池的輸出功率分配值通過CAN總線發送給增程器和蓄電池，控制增程器和蓄電池的功率輸出。

所述的模糊控制模塊中的模糊規則和隸屬度函數是通過遺傳算法優化得到的，所述的優化的目標為續航里程最大化。

所述的優化具體包括以下步驟：

a)對模糊規則和隸屬度函數進行編碼，并根據編碼長度產生初始種群；

b)將編碼轉化為模糊參數，代入建立的整車動力系統模型中仿真得到續航里程；

c)設定適應度函數，將優化目標轉化為適應度；

d)計算種群中每個個體的適應度；

e)判斷最大續航里程值是否收斂，若是，則輸出結果，若否，則執行步驟f)；

f)對種群進行選擇、交叉、變異操作，產生新的種群，返回步驟b)。

所述的模糊推理的具體步驟為：

a)根據設定的模糊規則，由輸入變量蓄電池SOC和總線需求功率Pr模糊表達得到對應的輸出變量Pout的模糊表達；

b)對應步驟a)中的每條模糊規則，先取SOC和Pr的隸屬度中小于設定值ε的值，然后該值再與對應的Pout的模糊函數進行取小運算；