[發明專利]一種液電復合混合動力系統控制策略及控制參數優化方法

有效

• 申請號: 201210586356.9
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103057393A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 孫輝;劉偉;肖剛
• 申請（專利權）人: 徐工集團工程機械股份有限公司江蘇徐州工程機械研究院
• 主分類號: B60K6/12
• 分類號: B60K6/12;B60K6/28
• 代理公司: 徐州支點知識產權代理事務所(普通合伙) 32244
• 代理人: 張榮亮

技術領域

本發明涉及一種液電復合混合動力系統控制策略及控制參數優化方法，屬于混合動力領域。

背景技術

隨著我國內工業技術的迅速發展，不合理的使用能源和大氣等環境污染問題也日趨突出，混合動力技術被公認為是解決能源危機和環境污染的有效措施之一。目前，單一的能量存儲裝置很難同時滿足混合動力系統的高功率密度和高能量密度要求，由于內阻的限制，蓄電池瞬間充放大電流小，造成電源系統效率低、制動能量回收不佳等，而超級電容和燃料電池又存在著明顯的成本和技術安全性等問題，液壓蓄能器雖然功率密度大、技術成熟，但相對較小的能量密度在一定程度上限制了該項技術在混合動力車輛上的廣泛應用，因此液電復合混合動力將是未來混合動力發展的主要方向，目前國內還沒有關于液電復合混合動力系統控制策略及控制參數優化方法。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種液電復合混合動力系統控制策略及控制參數優化方法，兼顧燃油經濟性和蓄電池耐久性的液電復合混合動力系統的能量控制方法，并對關鍵控制參數進行優化。

為了實現上述目的，本液電復合混合動力系統控制策略及控制參數優化方法，包括以下步驟：?

（1）根據駕駛員對加速踏板和制動踏板的操作行為，結合當前狀態下的車速情況，確定當前狀況下整車的期望轉矩；

（2）根據傳感器采集得到的車速、液壓蓄能器壓力信號等，判定出當前整車狀態下混合動力系統應該處于的運行模式。液電復合混合動力車輛的運行模式分為：①發動機驅動模式，②行車充電模式，③電機驅動模式，④復合驅動模式，⑤液壓蓄能器驅動模式，⑥液壓再生制動模式和⑦復合制動模式。發動機驅動模式下，液電混合動力系統不工作，發動機的動力通過變速器和后橋驅動車輛。行車充電模式下，發動機工作于最佳燃油經濟區，發動機的能量一部分用于驅動車輛，多余的部分用于為蓄電池充電；當車輛爬坡或急加速時，整車進入復合驅動模式，發動機和電機同時提供驅動功率；整車起動時采用液壓蓄能器驅動模式，發動機和電機不工作，整車全部驅動能量由液壓蓄能器和液壓泵馬達提供，通過前橋驅動車輛行駛，當液壓蓄能器壓力降到最低工作壓力時，整車進入發動機驅動模式或行車充電模式；整車輕度制動時，整車進入液壓再生制動模式，傳動制動系統不工作，全部制動轉矩由液壓蓄能器和液壓泵馬達提供，非輕度制動時，整車進入復合制動模式，整車制動轉矩由液壓泵馬達和摩擦制動系統提供，液壓泵馬達提供最大制動轉矩，不足的由摩擦制動系統提供；

（3）根據傳感器采集得到的液壓蓄能器壓力信號，結合液壓泵馬達效率曲線查找出當前轉速下對應的液壓泵馬達最大轉矩；根據傳感器采集得到的蓄電池電壓電流信號，結合電機效率曲線查找出當前轉速下對應的電機最大轉矩；根據傳感器采集得到的發動機轉速信號，查找當前狀態下發動機萬有特性曲線圖對應的發動機轉矩，并與混合動力系統的目標轉矩值對比，確定當前狀態下液電混合動力系統的轉矩分配；

（4）根據液電混合動力系統各動力元件的目標轉矩，結合當前狀態下儲能元件的狀態，確定發動機的目標節氣門開度、液壓泵馬達排量、電機輸出轉矩、摩擦制動系統制動轉矩等目標值；

（5）將步驟（4）得到的目標控制值視為各元件的對應控制指令，分別整車控制器分別控制液壓泵馬達、液壓蓄能器、兩位兩通換向閥、電機、蓄電池、逆變器、發動機、摩擦制動系統等工作，達到駕駛員操作目的要求；

一種液電復合混合動力系統控制策略及參數優化方法，針對蓄電池最高/最低工作狀態值及主動充電轉矩，包括以下步驟：

（1）建立液電復合混合動力系統數學模型，已典型的城市車輛運行工況作為目標工況；

（2）根據總線電壓和電池特性確定最佳穩態值。最佳穩態值的確定需要綜合考慮電機效率特效、輸出轉矩特性和電池開路電壓特性；

（3）選擇合適的目標函數，采用遺傳算法優化蓄電池最高/最低工作狀態值及主動充電轉矩。

本發明的有益效果是：兼顧燃油經濟性和蓄電池耐久性的液電復合混合動力系統的能量控制方法，并對關鍵控制參數進行優化，液電復合混合動力系統采用蓄電池提供整車運行所需的平均功率，液壓蓄能器用于滿足車輛的起動、制動和加速時對大功率密度的需求，發動機一旦工作便做工作于最佳燃油經濟區，通過參數優化確定蓄電池的最佳工作區域及主動充壓轉矩，兼顧整車的燃油經濟性和蓄電池耐久性，因此能夠大幅度降低車輛的油耗，提高混合動力系統工作效率。

附圖說明

圖1是本發明的控制方法的示意圖；

圖2是本發明的參數優化方法示意圖；