买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：湖南科技大学

摘要：本发明公开了一种基于等效燃油最小策略与模糊控制的能量管理优化方法，属于电动汽车领域，针对混合动力电动汽车具有多变量、非线性和时变的特点，结合模糊控制的优势建立状态变量与状态变量变化率的隶属度函数，确定模糊控制规则进行能量分配与SOC的控制；建立一种双层加强模糊自适应等效燃油最小算法，在对电池功率等效油耗惩罚因子的基础上，增加考虑SOC误差反馈的模糊PID控制器。本发明在综合等效油耗性能从1.88%提高到3.17%，在SOC电量维持方面，终端误差从0.315减少到0.050，效果显著。

主权项：1.一种基于等效燃油最小策略与模糊控制的能量管理优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：建立混动车辆约束条件下目标函数，并设立约束条件；步骤S2：设计模糊自适应PID控制器，通过等效燃油因子变化智能分配发动机和电机功率，以满足一个工况循环后电池荷电状态变化最小的要求；步骤S3：根据PID特点设计模糊规则，通过变量模糊化、制定模糊规则和去模糊化确得到优化后的比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Kd；步骤S4：将模糊控制器优化后的Kp、Ki、Kd代入步骤S2中，得到等效因子的值，计算惩罚函数；步骤S5：当驾驶工况与需求功率确定时，根据速度得到发动机转速，发动机的特性曲线图有多个Teng，ωeng组合，Teng指发动机转矩，ωeng指发动机转速，用括号表示说明这是对应一组数据，每一个Teng，ωeng组合对应发动机输出功率和发动机燃油率；步骤S6：根据发动机每个Teng，ωeng组合判断电机和电池工作状态，结合电机外特性曲线确定电机工作点；步骤S7：根据初步筛选的等效因子，计算得到电池的等效燃油；选取最小燃油值对应的发动机与电池工作点作为当前最优工作点；所述步骤S1中，混动车辆包括发动机和动力电池两个动力源，混动车辆的驱动物理学公式如下：Preq＝PICE+Pbat1式1中，Preq表示相应工况下的总需求功率，单位为kW·h；PICE表示考虑传动能耗损失后的发动机功率；Pbat表示考虑传动能耗损失后的发电机功率；等效燃油最小策略前提是电池电量在初始和最终状态一致，即电池相当于一个能源池，所有动力均来源于燃料，对于电池吸收的能源最终都以放电形式输出；等效燃油最小策略控制目标是以发动机燃油消耗和电池等效燃油消耗之和为目标函数，确定等效因子，通过合理分配发动机和电池输出功率，使综合燃油消耗最小，目标函数见式2： 其中为发动机燃油消耗率，通过发动机万有特性曲线查表获得，为电池电能等效燃油消耗率； 其中Pbatch为电池电化学功率，Qlhv为燃烧热值，s为等效因子，Uoc为电池开路电压，I为电池回路电流，Qmax表示电池最大充电容量，为电池荷电状态变量的微分；设中间量则式2表示为： 式中，T为一个计算周期时间；约束条件用式5表示： 式5中，i表示下标，SOCmin、SOCmax表示电池电量工作范围的下限和上限，t表示t时刻，SOCt表示t时刻的电池荷电状态，Pmt表示t时刻电机功率，Pbatt表示t时刻电池功率，Pbatmin表示电池功率最小值，Pbatmax表示电池功率最大值，Ti表示转矩，Timin表示转矩最小值，Timax表示转矩最大值，Pmmin表示电机功率最小值，Pmmax表示电机功率最大值，ωi表示转速，ωimin表示转速最小值，表示ωimax转速最大值；所述步骤S1中，根据庞特里亚金极小值原理，将状态约束条件带入目标函数，构造哈密尔顿函数如式6： 表示综合燃油消耗率，f表示系统函数，xt为状态变量，ut为控制量，λt为协态；SOC表示电池荷电状态，根据电池内阻模型，计算式如下： 式7中，即表示电池荷电状态的微分，Voc表示电池开路电压，Rin表示电池内阻，Qmax表示电池最大充电容量，Pbat表示电池输出功率；协同状态方程： 在电池充放电过程中SOC的变化率小于设定值，这种情况下认为电池内阻与开路电压基本保持不变，则： 式6写成： 式10写成： 设等效因子则式11表示为： 对任意行驶工况{Pdem,v}和Pbat，{Pdem,v}表示在某一特定车速下对应的需求功率，当Pbat0时表示电池放电输出功率，当Pbat0时表示电池为充电状态，由燃油机提供车辆全部动能并且向电池充电；所述步骤S2中，用电成本与SOC的保持水平是一对矛盾，因此引入SOCt与目标值SOCtarget的跟踪误差以调整等效因子；设计一种模糊自适应PID控制器，使SOCt与SOCtarget之间的误差符合设定阈值； st为等效因子，等效因子为SOC与t的函数，s0为等效燃油因子常数分量；为了获得实际工况的最优等效因子，并考虑SOC变化维持在合理范围内，增加包含SOCt的惩罚函数修正等效因子，如式14： 式14中，表示t时刻的综合燃油消耗率，ρSOC表示惩罚函数，其包含了当前SOCt值与SOC参考值之间的偏差，作用是限制SOC在最大范围内[SOCmax，SOCmin]，ρSOC表达式如式15： α≥1且α取整数1，3，5；当SOCtSOCtarget时，ρSOC1，意味着使用电池供电具备较低的综合能耗成本，因此选择电池放电工作模式，同时也满足SOCt接近SOCtarget；当SOCtSOCtarget时，ρSOC1，意味着使用电池供能将消耗较大的等效燃油成本，因此选择发动机提供能量来源，同时发电机给给电池充电；当SOCt＝SOCtarget时，ρSOC＝1。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南科技大学 基于等效燃油最小策略与模糊控制的能量管理优化方法