[发明专利]一种混合动力汽车的双模糊能量控制管理系统

说明书

技术领域

本发明属于混合动力汽车领域，特别涉及一种混合动力汽车的双模糊能量控制管理系统。 

背景技术

随着全球环境和能源问题的日益突出，开发低排放、低油耗的新型汽车已成为当今汽车工业发展的首要任务。在这种背景下，融合传统内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车成为当今最具应用前景的低排放、低能耗汽车。能量管理策略是混合动力汽车的主要组成部分，是提高混合动力汽车经济性、动力性和减少废气排放量的关键技术。一种好的能量管理策略能够使总能量在各动力源之间即发动机和电机之间得到合理分配，最终在满足驱动性能和制动性能的前提下使燃油经济性达到最优。 

目前已经提出的混合动力汽车控制策略主要有：（1）简单地限定发动机工作区的静态逻辑门限控制策略；（2）通过实时计算比较确定发动机和电动机的最佳工作点的瞬时优化控制策略；（3）应用最优控制理论和最优化方法的全局最优控制策略，该控制策略根据所使用的控制方法的不同，又分为基于多目标数学规划方法、基于古典变分法和基于Bellman动态规划理论的能量管理策略三种，其中研究最为成熟的是基于Bellman动态规划理论的能量管理策略。上述研究都在一定程度上改进了混合动力汽车能量管理策略，提高了车辆性能，但还不十分成熟。目前只有基于工程经验进行设计的逻辑门限能量管理策略在实际商品化混合动力汽车中得到了应用，但是该方法主要依靠已有经验设置参数初值，结合“试错法”对这些参数进行调整，虽然具有一定的实用性，但是不能保证动力系统的最佳匹配，无法使整车系统达到最大效率。全局最优能量管理策略，可以求得控制变量（如发动机/电动机转矩）的全局最优解，但是这些方法需要行驶工况已知，难以应用于实车控制。瞬时优化能量管理策略，在工况未知的情况下可以实现每个时刻的燃油消耗最小，但是需要大量的浮点运算，实现较为困难。由于混合动力汽车能量管理策略问题是一类典型多变量（既包括连续变量又包括离散变量）的非线性动态优化问题，故较难用某一种方法从理论上取得重大突破，目前仍无可应用于实车控制的最优解决方案来突破能量管理策略实用化、高性能化的技术瓶颈。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合动力汽车的双模糊能量控制管理系统，在混合动力汽车起动、加速、巡航等工况下采用驱动模糊控制策略，在制动或停车工况下采用制动模糊控制策略，不仅满足驱动工况的需求，同时能有效回收制动能量，达到降低能耗和排污、增加续驶里程的目的。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种混合动力汽车的双模糊能量控制管理系统，包括控制汽车各动力部分和制动部分运转的整车控制器，双模糊能量控制管理系统还设有驱动模糊控制器和制动模糊控制器，混合动力汽车在起动、加速和巡航工况下采用驱动模糊控制器的模糊控制策略，在制动或停车工况下采用制动模糊控制器的模糊控制策略。驱动模糊控制器和制动模糊控制器通过检测油门踏板和制动踏板进行切换。 

离合器检测模块和电池检测模块与驱动模糊控制器连接，分别将检测到的总需求输出转矩信息和电池电荷状态值输入驱动模糊控制器作为模糊策略的判断依据，驱动模糊控制器根据输入信号和模糊策略从其输出口输出发动机需求输出转矩信号至整车控制器；驱动模糊控制器的输出口和离合器检测模块与运算器连接，驱动模糊控制器输出的发动机需求输出转矩和离合器检测模块检测到的总需求输出转矩信息经过运算器求差后得到电机需求输出转矩信号，并输入整车控制器；整车控制器根据输入的信号分别将相应的驱动转矩控制信号传输至发动机控制器和电动机控制器进行驱动控制。 

车速检测模块和制动踏板检测模块与制动模糊控制器连接，分别将检测并计算得到的需求车速信息和总制动力需求值输入制动模糊控制器作为模糊策略的判断依据，制动模糊控制器根据输入信号和模糊策略从其输出口输出电机制动力分配比例系数至整车控制器；制动模糊控制器的输出口和制动踏板检测模块与运算器连接，制动模糊控制器输出的电机制动力分配比例系数与制动踏板检测模块检测到的总制动力需求值相乘后再与总制动力需求值求差得到摩擦制动力信号，并将结果输入整车控制器；整车控制器根据输入的信号分别将相应的制动控制信号传输至电机控制器和制动控制器进行制动控制。 

输入驱动模糊控制器和制动模糊控制器的信号首先进行尺度变换，将其变换到要求的论域范围内，量化后的值作为模糊推理系统的输入；经模糊推理系统得到的输出量经过尺度变换，变换为实际值后作为输入驱动模糊控制器或制动模糊控制器的输出。 

所述驱动模糊控制器及制动模糊控制器的输入变量和输出变量的论域划分为多个模糊子集。