[發(fā)明專利]一種米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811126346.0
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN110953076B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鑫;連學(xué)通;蘇慶鵬;劉巨江
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02;F02D9/00;F02D41/14;F02P5/15
• 代理公司: 上海波拓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31264
• 代理人: 孫燕娟

本發(fā)明提供了一種米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制方法，其包括：建立油耗排放高斯模型：以設(shè)定的發(fā)動機(jī)工況點(diǎn)采樣頻率，采集不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下的米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣VVT角度、點(diǎn)火角以及對應(yīng)的瞬時(shí)油耗和瞬時(shí)污染物排放量，建立米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣VVT角度以及點(diǎn)火角與瞬時(shí)油耗和瞬時(shí)污染物排放量之間關(guān)系的高斯模型；建立扭矩控制的優(yōu)化規(guī)則：確定米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)目標(biāo)扭矩控制的優(yōu)化規(guī)則；扭矩控制策略的全局尋優(yōu)：根據(jù)發(fā)動機(jī)總需求扭矩、高斯模型和優(yōu)化規(guī)則，確定發(fā)動機(jī)目標(biāo)扭矩和參數(shù)控制目標(biāo)。本發(fā)明還提供一種米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制裝置，利用高斯模型預(yù)測方法優(yōu)化混合動力米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)油耗及污染物排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制方法和裝置。

背景技術(shù)

一般來說，混合動力汽車控制策略的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：燃油經(jīng)濟(jì)性好、尾氣排放低、成本低以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

早期的混合動力汽車控制策略大多基于速度控制，即利用速度大小作為控制依據(jù)，當(dāng)車速較低時(shí)，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，由電動機(jī)驅(qū)動汽車；當(dāng)車速大于設(shè)定值時(shí)，由發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動汽車；當(dāng)汽車所需的驅(qū)動力大于發(fā)動機(jī)最大能提供的驅(qū)動力時(shí)，由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動汽車；當(dāng)車速為負(fù)時(shí)，電動機(jī)收集能量，并將其儲存于動力電池組中。雖然基于速度的混合動力汽車控制策略簡單，且控制器的開發(fā)比較容易，但是由于其控制參數(shù)單一，動態(tài)特性差，并不能滿足混合動力汽車控制器的設(shè)計(jì)要求。

目前現(xiàn)有的混合動力汽車控制策略基本上都基于轉(zhuǎn)矩或者功率進(jìn)行控制，主要有優(yōu)化算法控制策略和基于優(yōu)化算法的規(guī)則控制策略。

優(yōu)化算法控制策略分為瞬時(shí)優(yōu)化控制策略和全局優(yōu)化控制策略兩種。其中，瞬時(shí)優(yōu)化控制策略是根據(jù)動力系統(tǒng)的動力需求，實(shí)時(shí)計(jì)算三個(gè)動力源在不同動力分配下的瞬時(shí)油耗和排放，選擇最優(yōu)分配組合用以控制混合動力系統(tǒng)進(jìn)行動力輸出；在某一時(shí)刻，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能和電動機(jī)消耗的電能按照一定比例轉(zhuǎn)化為發(fā)動機(jī)的燃油消耗，從而確定整個(gè)混合動力系統(tǒng)的燃油消耗。瞬時(shí)優(yōu)化控制策略能達(dá)到某一時(shí)刻混合動力系統(tǒng)動力分配最優(yōu)化。

基于優(yōu)化算法的規(guī)則控制策略是使用優(yōu)化算法計(jì)算出混合動力汽車在其常規(guī)各種工況下的動力分配方案，依據(jù)優(yōu)化算法的計(jì)算結(jié)果，制定控制規(guī)則，最終利用由優(yōu)化算法得出的控制規(guī)則對混合動力汽車進(jìn)行控制。

高斯過程回歸是基于貝葉斯理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論發(fā)展起來的一種全新機(jī)器學(xué)習(xí)方法，適于處理高維數(shù)、小樣本和非線性等復(fù)雜回歸問題，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)相比，該方法具有容易實(shí)現(xiàn)、超參數(shù)自適應(yīng)獲取以及輸出具有概率意義等優(yōu)點(diǎn)，方便與預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、貝葉斯濾波等相結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種通過高斯模型預(yù)測以對混合動力車輛的油耗排放水平進(jìn)行預(yù)測、分析以及優(yōu)化的米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制方法和裝置。

本發(fā)明提供了一種米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩控制方法，其包括：

建立油耗排放高斯模型：以設(shè)定的發(fā)動機(jī)工況點(diǎn)采樣頻率，采集不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下的米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣VVT角度、點(diǎn)火角以及對應(yīng)的瞬時(shí)油耗和瞬時(shí)污染物排放量，建立米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)扭矩、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣VVT角度以及點(diǎn)火角與瞬時(shí)油耗和瞬時(shí)污染物排放量之間關(guān)系的高斯模型；

建立扭矩控制的優(yōu)化規(guī)則：基于瞬時(shí)油耗量與瞬時(shí)污染物排放量的總和最小或者瞬時(shí)油耗量、瞬時(shí)NO_X排放量、瞬時(shí)HC排放量和瞬時(shí)PM排放量至少其中之一最小，確定米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)目標(biāo)扭矩控制的優(yōu)化規(guī)則，所述瞬時(shí)污染物排放量包括瞬時(shí)NO_X排放量、瞬時(shí)HC排放量和瞬時(shí)PM排放量；

扭矩控制策略的全局尋優(yōu)：根據(jù)發(fā)動機(jī)總需求扭矩以及高斯模型，預(yù)測可行的發(fā)動機(jī)目標(biāo)扭矩范圍、節(jié)氣門目標(biāo)開度范圍、進(jìn)氣VVT目標(biāo)角度范圍、目標(biāo)點(diǎn)火角范圍；