CN112758078B - 车辆发动机负荷点调整量的寻优方法及寻优系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆发动机负荷点调整量的寻优方法和寻优系统,设计车辆技术领域。本发明的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,包括:获取所述车辆的子系统的参数,其中,子系统包括发动机和/或电机;模型基于输入的参数、发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标;根据综合评价指标得到发动机负荷点的最优调整量。本发明的车辆发动机负荷点调整量寻优方法是一个统一的方法,可以适用于不同的车型、不同混动架构、应对不同油耗测试循环。

Description

车辆发动机负荷点调整量的寻优方法及寻优系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,特别是涉及一种车辆发动机负荷点调整量的寻优方法及寻优系统。
背景技术
通过电机提供充电负扭矩或者助力正扭矩来调整发动机的负荷点,是单电机或者多电机拓扑结构混合动力汽车节油的关键技术之一。发动机负荷点调整量的设定,是影响节油效果的关键因素。整车软件一般基于规则来进行发动机负荷点调节,即当整车运行在某一工况时,根据车辆运行参数,查找所定义的规则,来确定发动机负荷点调整量。发动机负荷点调整量一般基于这样的规则来确定,即根据驾驶员需求扭矩和发动机转速查询相应的二维MAP表来确定。这些MAP数值的定义往往高度依赖于试验和经验,随车型不同、混动结构不同而不同,依靠人工标定工作量巨大,且标定的周期长。此外,目前不同车型、不同混动架构、应对不同油耗测试循环时所应用到的发动机负荷调整手段和具体调整方案不同,没有一种统一的方法可以解决。
发明内容
本发明的第一方面的一个目的是要提供一种车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,解决现有技术中的没有一种统一的方法可以解决对发动机负荷调整手段和具体调整方案。
本发明的第一方面的另一个目的是解决现有技术中对于发动机负荷量调整的方式效果周期长、工作量大的问题。
本发明的第二方面的一个目的是提供一种车辆发动机负荷点调整量的寻优系统。
特别地,本发明提供一种车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,包括:
获取所述车辆的子系统的参数,其中,所述子系统包括发动机和/或电机;
根据所述参数搭建模型;
所述模型基于输入的所述参数、所述发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标;
根据多个所述综合评价指标得到该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量。
可选地,当输入到所述模型中的所述经验调整量满足预设条件时,所述模型基于该经验调整量得到用于评价所述车辆的动力系统性能的综合评价指标;其中,所述预设条件包括驾驶员需求扭矩按照所述经验调整量进行调节后的最大值和最小值不超过所述发动机的最大扭矩和最小扭矩;
在输入的所述参数和所述待优化工况点不变的情况下,将多个满足所述预设条件的所述经验调整量输入到所述模型中后得到多个综合评价指标;
从多个所述综合评价指标中得到最优的综合评价指标,将所述最优的综合评价指标对应地所述经验调整量作为该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量。
可选地,所述参数包括整车参数、效率参数、峰值参数和加权因子;
所述模型包括封装模型,所述封装模型根据所述整车参数、所述效率参数、所述峰值参数、所述加权因子、所述发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
可选地,所述封装模型包括:
仲裁模型,用于根据所述整车参数、所述发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的所述经验调整量得到并输出所述子系统的运行状态信息,其中,所述子系统的运转状态信息包括所述子系统的扭矩和转速;
效率模型,用于根据所述子系统当前的工况点和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息得到所述子系统工作的效率;和
约束模型,用于基于输入的所述效率参数、所述峰值参数和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息对所述子系统在运行过程中的输出扭矩进行限制并输出惩罚因子,以把所述子系统效率约束在效率较高的预设区域、避免超过子系统扭矩能力;
其中,所述封装模型根据所述效率模型得到的所述子系统工作的效率、所述约束模型得到的所述惩罚因子和所述加权因子计算得到用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
可选地,所述整车参数包括变速箱各档的减速比和主减速器的减速比;
可选地,所述效率参数包括发动机效率参数和电机效率参数,所述发动机效率参数包括以发动机扭矩和发动机转速为坐标轴绘制的发动机效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表;所述电机效率参数包括根据所述电机扭矩和转速为坐标轴绘制的效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表;
其中,所述效率模型基于输入的所述效率参数和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息,在所述子系统效率等高线图上利用插值方法得到所述子系统的工作效率;
可选地,所述峰值参数包括约束因子、发动机扭矩外特性曲线参数和电机扭矩外特性曲线参数;
所述发动机扭矩外特性曲线参数包括以发动机转速为横坐标绘制的发动机最大扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表;
所述电机外特性曲线参数包括以所述电机转速为横坐标绘制的所述电机最大正扭矩和负扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表。
可选地,所述约束模型包括发动机约束模型,所述发动机约束模型用于对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束;所述约束因子包括发动机的最大扭矩因子;
其中,所述发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的步骤包括:
接收所述发动机的最大扭矩因子和所述发动机扭矩外特性曲线参数;
将所述发动机的最大扭矩因子乘以所述发动机扭矩外特性曲线参数得到发动机最大扭矩限制线;
将所述发动机请求扭矩约束在所述发动机最大扭矩限制线内。
可选地,所述发动机约束模型还用于发动机负荷调整后的效率范围进行约束;所述约束因子还包括率约束因子;
其中,所述发动机约束模型对发动机负荷调整后的效率范围进行约束的步骤包括:
接收所述效率约束因子和所述发动机在每一个转速下对应的发动机最高效率ηEngMax及对应的扭矩;其中,所述效率约束因子包括电机放电模式下发动机最高扭矩因子CDchaUpper、电机放电模式下发动机最低扭矩因子CDchaLower、电机充电模式下发动机最高扭矩因子CChaUpper和电机充电模式下发动机最低扭矩因子CChaLower
以所述扭矩曲线为分割线,将所述发动机效率的MAP图分割为上半部和下半部;
根据所述效率约束因子和所述发动机最高效率得到所述发动机请求扭矩的上下界,并将所述发动机请求扭矩约束在所述上下界之内;
其中,在所述发动机效率MAP图的所述上半部将效率为ηEngMax×CDchaUpper的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的上界,在所述发动机效率MAP图的所述上半部将效率为ηEngMax×CDchaLower的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的下界;在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaUpper的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的上界,在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaLower的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的下界。
可选地,所述约束模型还包括电机约束模型,所述电机约束模型用于对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制;所述约束因子还包括电机扭矩限制因子;
其中,电机约束模型对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制的步骤包括:
确定所述电机扭矩限制因子;
将所述电机扭矩限制因子乘以电机正扭矩外特性曲线作为电机最大正扭矩限制线;
将所述电机扭矩限制因子乘以电机负扭矩外特性曲线作为电机最大负扭矩限制线;
将所述电机请求扭矩限制在所述电机最大正扭矩限制线和所述电机最大负扭矩限制线之间。
可选地,所述加权因子为车辆在排放测试循环过程中,当所述发动机在所述待优化工况点时,变速箱在每一个挡位的概率;
所述加权因子的统计方法步骤包括:
将所述发动机所有可能的工作区域划分为多个网格区域,使用所述网格区域的中心所在的发动机工况点代表所述网格区域其他工况点的情况;
将某次排放测试循环过程中所述发动机出现的工况点及对应的变速箱挡位信息收集归纳在相应的网格区域内;
统计所述网格区域内所述变速箱各档位出现的频率作为所述加权因子。
特别地,本发明还提供一种车辆发动机负荷点调整量的寻优系统,包括存储器和处理器,所述存储器内存储有控制程序,所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上面所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法
本发明的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法是一个统一的方法,可以适用于不同的车型、不同混动架构、应对不同油耗测试循环。
本发明的寻优方法可以在实际使用的过程中只需要指定少数的参数(例如仅仅在某一个工况下不同的发动机负荷点调整量)就可以全自动地得到针对某一特定测试循环(如WLTC循环)的优化结果,大大缩短开发迭代周期。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
图1是根据本发明一个实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法的示意性流程图;
图2是根据本发明另一个实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法的示意性流程图;
图3是根据本发明一个实施例的仲裁模型的数据输入和输出的示意图;
图4是根据本发明一个具体地实施例的仲裁模型的数据输入和输出的示意图;
图5是根据本发明一个实施例的发动机效率参数中的发动机效率等高线图;
图6是根据本发明一个实施例的电机效率参数中的电机效率等高线图;
图7是根据本发明一个实施例的发动机扭矩外特性曲线参数中的发动机最大扭矩曲线图;
图8是根据本发明一个实施例的发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的步骤流程图;
图9是根据本发明一个实施例的发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的发动机扭矩的曲线图;
图10是根据本发明一个实施例的发动机效率约束中发动机负荷调整后的效率范围进行约束的示意图;
图11是根据本发明另一个实施例的发动机效率约束中发动机负荷调整后的效率范围进行约束的示意图;
图12是根据本发明一个实施例的电机约束模型对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制的步骤的示意性流程图;
图13是根据本发明一个实施例的电机约束模型对电机的最大正扭矩和最大负扭矩的约束的示意图;
图14是根据本发明一个实施例的封装模型得到综合评价指标的示意图;
图15是根据本发明一个具体地实施例的封装模型得到综合评价指标的示意图;
图16是根据本发明一个实施例的加权因子的统计方法步骤的示意性流程图;
图17是根据本发明一个实施例的加权因子的统计方法步骤的得到加权因子的示意性曲线图;
图18是根据本发明一个实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法的整体示意性流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法的示意性流程图。
本实施例提供一种车辆的发动机负荷点调整量的寻优方法,具体该寻优方法更适用于混合动力车辆。
本实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法可以包括:
步骤S10,获取车辆的子系统的参数。其中,子系统包括发动机和/或电机。
步骤S20,根据参数搭建模型。
步骤S30,模型基于输入的参数、发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
步骤S40,根据多个综合评价指标得到该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量。
本实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法是一个统一的方法,可以适用于不同的车型、不同混动架构、应对不同油耗测试循环。本实施例的寻优方法可以在实际使用的过程中只需要指定少数的参数就可以全自动地得到针对某一特定测试循环(如WLTC循环)的优化结果,大大缩短开发迭代周期。
作为本发明一个具体地实施例,当输入到模型中的经验调整量满足预设条件时,模型基于该经验调整量得到用于评价车辆的动力系统性能的综合评价指标。其中,预设条件包括驾驶员需求扭矩按照经验调整量进行调节后的最大值和最小值不超过发动机的最大扭矩和最小扭矩。
具体地,如图2所示,根据参数搭建模型后还可以包括如下步骤:
步骤SS10,在输入的参数和待优化工况点不变的情况下,将多个满足预设条件的经验调整量输入到模型中后得到多个综合评价指标。
步骤SS20,从多个综合评价指标中得到最优的综合评价指标,将最优的综合评价指标对应地所述经验调整量作为该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量。
具体地,本实施例中,提前将经验调整量构建成预设长度的数组。而预设长度则可以根据发动机负荷调整量的精细程度来进行调整。例如,如果发动机负荷调整量可以是在0-100Nm之间的数据,则可以按照1Nm一个数形成长度为100的数组即{0,1,2,3,......,100}。由于该发动机负荷调整量大小有限,计算量小,且在车辆实际控制中发动机负荷调整量的精度要求不高,因此在寻优过程中使用穷举法即可。在得到了该发动机负荷调整量数组后将这个数组带入到模型中,得到对应地综合评价指标数组。
当然,更为具体地,该发动机负荷点的经验调整量受到发动机的最大扭矩和最小扭矩的限制。也就是,预设条件为驾驶员需求扭矩按照发动机负荷点的经验调整量数组进行调节后的最大值和最小值不超过发动机的最大扭矩和最小扭矩。例如,假如此刻驾驶员需求扭矩是10N.m,而发动机的最大扭矩是100N.m,最小扭矩是0N.m,那么发动机负荷点调整量要在-10N.m到90N.m之间。也就是,发动机负荷点调整量要在-10N.m到90N.m之间以预设的长度来构建数组。
更为具体地,在当输入模型中的经验调整量不满足预设条件,则输入到模型中后,模型不会出现后续的反应,也就是模型不会得出综合评价指标数据。
具体在实际过程中,讲建立的经验调整量的数组中的数字一个一个输入到模型中,输入的第一个经验调整量得到一个与之对应的综合评价指标,将综合评价指标设置为最优的综合评价指标,并指定该经验调整量为最优调整量。在输入第二个经验调整量到模型中后得到一个与第二个经验调整量对应的综合评价指标,将该综合评价指标与之前的最优的综合评价指标进行比对,如果优于之前的,则将最优的综合评价指标更改为第二个经验调整量对应的综合评价指标,并将最优调整量更改为第二经验调整量所对应的值。如果第二个经验调整量对应的综合评价指标没有之前的最优的综合评价指标好,则不更改最优的综合评价指标,同时也不更改最优调整量的值。依此类推,当输入的后续的经验调整量后,都会得到对应的综合评价指标。在每一次得到一个综合评价指标后均将当前的综合评价指标与前面的最优的综合评价指标进行比较,当当前的综合评价指标优于最优的综合评价指标,则将最优调整量更改迭代为此刻带入的数组中的经验调整量所对应的数字。否则,不进行更新迭代。依此类推,将所有的数组中的数字输入到模型中后得到的最优的综合评价指标所对应的发动机负荷调整量即为本申请想要得到的最终结果。
本实施例只需要输入不同工况和不同的发动机负荷点的经验调整量就可以得到最终最合适的最优调整量,全自动计算,标定量小,结果获得快。
作为本发明一个具体地实施例,参数包括整车参数、效率参数、峰值参数和加权因子。模型包括封装模型,封装模型根据整车参数、效率参数、峰值参数、加权因子、发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
具体地,本实施例中的封装模型可以包括仲裁模型、效率模型和约束模型。其中,仲裁模型用于根据整车参数、发动机待优化工况点及该待优化工况点所对应的所述经验调整量得到并输出子系统的运行状态信息,其中,子系统的运转状态信息包括子系统的扭矩和转速。效率模型用于根据子系统当前的工况点和仲裁模型输出的子系统的运行状态信息得到子系统工作的效率。约束模型用于基于输入的效率参数、峰值参数和仲裁模型输出的子系统的运行状态信息对子系统在运行过程中的输出扭矩进行限制并输出惩罚因子,以把子系统效率约束在效率较高的预设区域、避免超过子系统扭矩能力。其中,封装模型根据效率模型得到的子系统工作的效率、约束模型得到的惩罚因子和加权因子计算得到用于评价车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
本实施例中,参数包括整车参数,其中,整车参数可以包括变速箱各档的减速比以及主减速器的减速比。本实施例中的整车参数均为车辆自身带有的传感器可以检测到,或者根据车辆自身的传感器监测到的数据计算得到的数据。
作为本发明一个具体地实施例,模型包括仲裁模型,仲裁模型用于根据整车参数得到并输出子系统的运行状态信息,其中,子系统的运转状态信息包括子系统的扭矩和转速。
具体地,仲裁模型随不同车型、不同控制逻辑会有不同的形式,但是会有统一的输入输出接口。在输入接口处可以输入上述的整车参数。在输出接口处根据输入的整车参数得到子系统的运行状态信息后由输出接口输出。子系统的扭矩和转速包括发动机的扭矩和转速,以及电机的扭矩和转速。具体地,电机可以包括多个,根据车辆的传动系统所具有的个数的不同而不同。具体,仲裁模型的数据输入和输出的示意图如图3所示。
具体地,本实施例中的仲裁模型本质上是整车稳态执行逻辑的一种简化,判断出各子系统的运行状态,以准备评估它们的运行效率。
本实施例中,以某款P0P4拓扑结构混动车型为例。该款混动车在P0和P4位置分别安装了电机,分别称为1号电机和2号电机。根据该款混动车的整车控制逻辑,在实现发动机负荷调整功能时,只会使用某一台电机进行工作。当车速大于VLimit时,使用1号电机,当车速小于VLimit时,使用2号电机。当使用1号电机时,扭矩在曲轴端耦合,1号电机扭矩和转速的计算需要1号电机到发动机曲轴的传动比。当使用2号电机时,扭矩在曲轴端耦合,2号电机扭矩和转速的计算需要变速箱各档的传动比、主减速器传动比、轮胎半径、2号电机到后轮的传动比。因此,针对该款混动车的仲裁模型应该如图4所示,同时给出了仲裁模型内部的计算逻辑。
作为本发明一个具体地实施例,参数还包括效率参数,其中,效率参数包括发动机效率参数和电机效率参数,发动机效率参数包括以发动机扭矩和发动机转速为坐标轴绘制的发动机效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表。
本实施例中,以48V混合动力系统为例,具体发动机效率参数中的发动机效率等高线图如图5所示。用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据下表所示。
Figure BDA0002919721180000091
Figure BDA0002919721180000101
此外,电机效率参数包括根据电机(1号电机或2号电机)扭矩和转速为坐标轴绘制的效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表。具体以48V混合动力系统为例的电机效率参数中的电机效率等高线图如图6所示。
此外,绘制该电机效率等高线图所用到的二维MAP数据表可以根据实际情况进行测试得到。
本实施例中,以48V混合动力系统为例,其中,该系统中的电机包括两个,分别为1号电机和2号电机。其中,电机效率参数包括1号电机的效率参数以及2号电机的效率参数。
作为本发明一个实施例,本发明的模型还包括效率模型,效率模型用于根据子系统当前的工况点计算出子系统工作的效率。
其中,根据动力子系统当前的工况点计算出子系统工作的效率具体包括:
基于输入的效率参数和仲裁模型输出的子系统的运行状态信息,在子系统效率等高线图上利用插值方法得到子系统的工作效率;
得到子系统的工作效率的步骤包括:在子系统效率等高线图上利用插值方法得到。
作为本发明一个实施例,参数包括峰值参数,其中,峰值参数包括发动机扭矩外特性曲线参数和电机扭矩外特性曲线参数。
发动机扭矩外特性曲线参数包括以发动机转速为横坐标绘制的发动机最大扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表;
电机外特性曲线参数包括以电机转速为横坐标绘制的电机最大正扭矩和负扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表。
具体以48V混合动力系统为例,发动机扭矩外特性曲线参数中的发动机最大扭矩曲线图如图7所示,其用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表的表格下表所示。
Figure BDA0002919721180000102
Figure BDA0002919721180000111
具体地,本实施例的模型包括约束模型,约束模型用于基于输入的效率参数、峰值参数和仲裁模型输出的子系统的运行状态信息对子系统在运行过程中的输出扭矩进行限制并输出惩罚因子,以把子系统效率约束在效率较高的预设区域、避免超过子系统扭矩能力。
具体约束模型包含一些存在继承关系的子类,用于应对不同拓扑结构的混动系统,这些子类及其相关功能属性如下:
约束模型可以包括发动机约束模型,发动机约束模型用于对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束。约束因子可以包括发动机的最大扭矩因子。
其中,如图8所示,发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的步骤包括:
步骤F10,接收发动机的最大扭矩因子和发动机扭矩外特性曲线参数;
步骤F20,将发动机的最大扭矩因子乘以发动机扭矩外特性曲线参数得到发动机最大扭矩限制线;
步骤F30,将发动机请求扭矩约束在发动机最大扭矩限制线内。
本实施例中的发动机的最大扭矩因子可以通过实际车辆测试得到。且利用本实施例中的发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的示意图如图9所示。
具体地,发动机调节负荷主要分为两种模式,电机充电模式(发动机负荷上调,电机出负扭矩)和电机放电模式(发动机负荷下调,电机出正扭矩)。发动机请求扭矩汇合了驾驶员需求扭矩和电机扭矩,是负荷调整后的扭矩。发动机效率MAP图呈现为中间高、四周低的等高线形式,每条等高线的效率相同;同一转速下,随着发动机扭矩的上升,发动机效率先升高后降低。
当发动机请求扭矩超过此发动机最大扭矩限制线时,会做出相应惩罚,让这种情况在发动机负荷调整量寻优过程中占劣势,从而被筛选剔除。
作为另一个实施例,发动机约束模型还用于发动机负荷调整后的效率范围进行约束;束因子还可以包括率约束因子。
其中,发动机约束模型对发动机负荷调整后的效率范围进行约束的步骤包括:
接收效率约束因子和发动机在每一个转速下对应的发动机最高效率ηEngMax及对应的扭矩;其中,效率约束因子包括电机放电模式下发动机最高扭矩因子CDchaUpper、电机放电模式下发动机最低扭矩因子CDchaLower、电机充电模式下发动机最高扭矩因子CChaUpper和电机充电模式下发动机最低扭矩因子CChaLower。具体地,该四个效率约束因子也是实车测试可以得到。
以扭矩曲线为分割线,将发动机效率的MAP图分割为上半部和下半部;
根据效率约束因子和发动机最高效率得到发动机请求扭矩的上下界,并将发动机请求扭矩约束在上下界之内;
其中,在发动机效率MAP图的上半部将效率为ηEngMax×CDchaUpper的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的上界,在发动机效率MAP图的上半部将效率为ηEngMax×CDchaLower的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的下界;在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaUpper的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的上界,在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaLower的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的下界。
具体地,发动机效率约束中发动机负荷调整后的效率范围进行约束的示意图如图10所示。
在电机充电模式或者电机放电模式下,当发动机请求扭矩超过相应的扭矩上下限,会做出相应惩罚,让这种情况在发动机负荷调整量寻优过程中占劣势,从而被筛选剔除。通过调整四个效率约束因子可以控制调整后的发动机扭矩能够落在期望的区域。此外,不同的约束范围的宽度不同,其代表约束条件的宽松程度不同,例如,图11相比图10来说,图10的寻优范围比图11中更宽,约束条件更宽松。
作为本发明一个具体地实施例,约束模型还包括电机约束模型,电机约束模型用于对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制;约束因子还可以包括电机扭矩限制因子。
其中,如图12所示,电机约束模型对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制的步骤包括:
步骤D10,确定电机扭矩限制因子;
步骤D20,将电机扭矩限制因子乘以电机正扭矩外特性曲线作为电机最大正扭矩限制线;
步骤D30,将电机扭矩限制因子乘以电机负扭矩外特性曲线作为电机最大负扭矩限制线;
步骤D40,将电机请求扭矩限制在电机最大正扭矩限制线和电机最大负扭矩限制线之间。
其中,电机扭矩限制因子可以在车辆中实际测试得到。
具体地,电机约束模型对电机的最大正扭矩和最大负扭矩的约束的示意图如图13所示。
具体地,在车辆中,对于发动机和电机的共同约束就是对于发动机单独约束的基础上加上对于电机的约束功能。发动机负荷点不能无限调整,其调整量受到工作电机的扭矩能力的影响,即为了达成某个发动机负荷调整量所需要的工作电机输出扭矩超过了工作电机实际的扭矩能力,那么该发动机负荷调整就不能达成。
对于动力系统包含多个电机的情况,同样是在发动机约束的情况下,加上对于每一个电机的约束功能。
作为本发明一个具体地实施例,参数还包括发动机待优化的工况点以及发动机在待优化工况点时的加权因子。
本实施例中,封装模型用于计算一个发动机的待优化工况点在一个发动机负荷点调整量的综合评价指标;具体封装模型得到综合评价指标的示意图如图14所示。
具体地,计算一个发动机的待优化工况点在一个发动机负荷点调整量的综合评价指标的步骤包括:
获取发动机待优化的工况点、发动机待优化的工况点对应的一个发动机负荷点调整量、待优化工况点时的加权因子、数据信息包括仲裁模型输出的子系统运行状态、效率模型输出的工作效率和约束模型输出的惩罚因子;
根据发动机待优化的工况点、发动机待优化的工况点对应的一个发动机负荷点调整量、待优化工况点时的加权因子、数据信息包括仲裁模型输出的子系统运行状态、效率模型输出的工作效率和约束模型输出的惩罚因子计算得到发动机待优化的工况点在一个发动机负荷点调整量对应的一个综合评价指标。
具体地,封装模型功能是将效率模型、约束模型和仲裁模型组合封装成一个整体,向其中输入参数后得到一个综合评价指标,然后将综合评价指标输出。
封装模型一般是针对发动机的某一个工作点,评估当发动机负荷点调整量为一种时系统的综合表现如何。也就是通过调整工作点,或者调整发送机负荷点调整量都可以得到不同的综合评价指标,通过综合评价指标得到最终较好的工作点或者较好的负荷点调整量。
封装模型关键步骤是提供一种目标函数的计算方法,通过对综合评价指标的不断寻优,可以得到发动机负荷点调整量的最优值。
在实际过程中,对某一个工作点,可能需要提供相关的挡位加权因子。对于某些混动架构车型(如P0P4),在某个测试循环中,发动机处于某个工况点时变速箱挡位是不确定的,而电机动力传递过程中需要使用到这些挡位加权因子。而某些混动架构的车型(如P0)是不需要的,因为电机动力传递不经过变速箱,所以不需要变速箱挡位加权因子。
作为一个实际的实施例,以某款P0P4拓扑结构混动车型为例,该车型的封装模型的流程如图15所示。这里说明,约束模型的惩罚因子设为0或者1,即当各子系统满足约束时,惩罚因子为0,否则为1。效率模型只考虑了工作电机的效率(1号或者2号电机),使用它作为综合评价指标的重要参数,当然也可以考虑发动机等其他子系统效率,算法不作限制。目标函数考虑了WLTC测试循环中不同挡位出现的概率作为加权因子,因为对于P4位置电机(2号电机)来说需要挡位信息来判断工作点,且该车型为7DCT变速箱,有7个挡位,wi对应有7个。在该WLTC测试循环中,综合评价指标(TOTAL)由如下公式得到:
Figure BDA0002919721180000141
式中,i为正整数,wi为加权因子,ηi为各子系统效率,αi为惩罚因子。
通过上述公式可以得到每一工况下的不同的综合评价指标。当然,在其它的测试循环过程可以采用其它不同的公式得到综合评价指标。本申请均以该公式为例得到本实施例中的综合评价指标。
作为一个实施例,本实施例中的加权因子为车辆在排放测试循环过程中,当发动机在待优化工况点时,变速箱在每一个挡位的概率。具体排放测试循环过程包括但不限于nedc、wltc或cltc等。
本实施例中,如图16所示,加权因子的统计方法步骤包括:
步骤J10,将发动机所有可能的工作区域划分为多个网格区域,使用网格区域的中心所在的发动机工况点代表网格区域其他工况点的情况;
步骤J20,将某次排放测试循环过程中发动机出现的工况点及对应的变速箱挡位信息收集归纳在相应的网格区域内;
步骤J30,统计网格区域内变速箱各档位出现的频率作为加权因子。得到网格中心发动机工况点对应的变速箱挡位频率。
具体获得加权因子的方法如图17所示。
具体地,本实施例中,整个车辆发动机负荷点调整量的寻优方法的具体流程图可以如图18所示。
首先获取参数;将参数分为待优化工况点和对应的加权因子、整车参数、效率参数、峰值参数和约束因子。
根据参数建立仲裁模型、效率模型、约束模型和封装模型。
效率模型需要输入效率参数,约束模型需要输入发动机效率参数和峰值参数,仲裁模型需要输入整车参数。这三个模型生成好备用。本实施例中,效率模型、约束模型、仲裁模型是某一款车型公用的,而封装模型是针对不同工况点独有的,受到不同工况点所对应的加权因子的差异的影响。
将每一个待优化工况点数据均输入模型中,目的是求出每一个工况点对应的最优发动机负荷调整量。每一个工况点都对应一组加权因子,这组加权因子和三个模型中生成的数据一起输入给封装模型中。
在某一工况下将发动机负荷点的经验调整量形成预设长度的数组,将数组中的数字一个一个的输入到封装模型中得到综合评价指标。在此过程中,如果输入的某一个数据对应地综合评价指标比之前的更优,则对该最优的发动机负荷调整量进行迭代,否则不迭代。
重复上述过程,将所有的工况下均进行一遍,即可得到所有待优化的工况下的最优的发动机负荷调整量。
作为本发明一个具体实施例,本实施例的车辆发动机负荷点调整量的寻优系统包括存储器和处理器,存储器内存储有控制程序,控制程序被处理器执行时用于实现上面所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法。处理器可以是一个中央处理单元(centralprocessing unit,简称CPU),或者为数字处理单元等等。处理器通过通信接口收发数据。存储器用于存储处理器执行的程序。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质,也可以是多个存储器的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,包括:
获取所述车辆的子系统的参数,其中,所述子系统包括发动机和/或电机;
根据所述参数搭建模型;
所述模型基于输入的所述参数、所述发动机的待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标;
根据多个所述综合评价指标得到该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量;
所述参数包括整车参数、效率参数、峰值参数和加权因子;
所述模型包括封装模型,所述封装模型根据所述整车参数、所述效率参数、所述峰值参数、所述加权因子、所述发动机的待优化工况点及该待优化工况点所对应的多个发动机负荷点的经验调整量得到多个用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标;
所述封装模型包括:
仲裁模型,用于根据所述整车参数、所述发动机的待优化工况点及该待优化工况点所对应的所述经验调整量得到并输出所述子系统的运行状态信息,其中,所述子系统的运转状态信息包括所述子系统的扭矩和转速;
效率模型,用于根据所述子系统当前的工况点和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息得到所述子系统工作的效率;和
约束模型,用于基于输入的所述效率参数、所述峰值参数和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息对所述子系统在运行过程中的输出扭矩进行限制并输出惩罚因子,以把所述子系统效率约束在效率较高的预设区域、避免超过子系统扭矩能力;
其中,所述封装模型根据所述效率模型得到的所述子系统工作的效率、所述约束模型得到的所述惩罚因子和所述加权因子计算得到用于评价所述车辆的动力系统的性能的综合评价指标。
2.根据权利要求1所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
当输入到所述模型中的所述经验调整量满足预设条件时,所述模型基于该经验调整量得到用于评价所述车辆的动力系统性能的综合评价指标;其中,所述预设条件包括驾驶员需求扭矩按照所述经验调整量进行调节后的最大值和最小值不超过所述发动机的最大扭矩和最小扭矩;
在输入的所述参数和所述待优化工况点不变的情况下,将多个满足所述预设条件的所述经验调整量输入到所述模型中后得到多个综合评价指标;
从多个所述综合评价指标中得到最优的综合评价指标,将所述最优的综合评价指标对应地所述经验调整量作为该待优化工况点的发动机负荷点的最优调整量。
3.根据权利要求1所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
所述整车参数包括变速箱各档的减速比和主减速器的减速比。
4.根据权利要求3所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,所述效率参数包括发动机效率参数和电机效率参数,所述发动机效率参数包括以发动机扭矩和发动机转速为坐标轴绘制的发动机效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表;所述电机效率参数包括根据所述电机的扭矩和转速为坐标轴绘制的效率等高线图,以及用于绘制该等高线图所用到的二维MAP数据表;
其中,所述效率模型基于输入的所述效率参数和所述仲裁模型输出的所述子系统的运行状态信息,在所述子系统效率等高线图上利用插值方法得到所述子系统的工作效率。
5.根据权利要求3所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,所述峰值参数包括约束因子、发动机扭矩外特性曲线参数和电机扭矩外特性曲线参数;
所述发动机扭矩外特性曲线参数包括以发动机转速为横坐标绘制的发动机最大扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表;
所述电机扭矩外特性曲线参数包括以所述电机的转速为横坐标绘制的所述电机的最大正扭矩和负扭矩曲线图,以及用于绘制该曲线所用到的一维Table数据表。
6.根据权利要求5所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
所述约束模型包括发动机约束模型,所述发动机约束模型用于对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束;所述约束因子包括发动机的最大扭矩因子;
其中,所述发动机约束模型对发动机负荷调整后的扭矩范围进行约束的步骤包括:
接收所述发动机的最大扭矩因子和所述发动机扭矩外特性曲线参数;
将所述发动机的最大扭矩因子乘以所述发动机扭矩外特性曲线参数得到发动机最大扭矩限制线;
将所述发动机的请求扭矩约束在所述发动机最大扭矩限制线内。
7.根据权利要求6所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
所述发动机约束模型还用于对发动机负荷调整后的效率范围进行约束;所述约束因子还包括效率约束因子;
其中,所述发动机约束模型对发动机负荷调整后的效率范围进行约束的步骤包括:
接收所述效率约束因子和所述发动机在每一个转速下对应的发动机最高效率ηEngMax及对应的扭矩;其中,所述效率约束因子包括电机放电模式下发动机最高扭矩因子CDchaUpper、电机放电模式下发动机最低扭矩因子CDchaLower、电机充电模式下发动机最高扭矩因子CChaUpper和电机充电模式下发动机最低扭矩因子CChaLower
以扭矩曲线为分割线,将所述发动机效率的MAP图分割为上半部和下半部;
根据所述效率约束因子和所述发动机最高效率得到所述发动机请求扭矩的上下界,并将所述发动机请求扭矩约束在所述上下界之内;
其中,在所述发动机效率MAP图的所述上半部将效率为ηEngMax×CDchaUpper的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的上界,在所述发动机效率MAP图的所述上半部将效率为ηEngMax×CDchaLower的扭矩曲线作为电机放电模式下发动机请求扭矩的下界;在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaUpper的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的上界,在发动机效率MAP图的下半部将效率为ηEngMax×CChaLower的扭矩曲线作为电机充电模式下发动机请求扭矩的下界。
8.根据权利要求6所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
所述约束模型还包括电机约束模型,所述电机约束模型用于对发动机负荷调整过程中电机的请求扭矩进行限制;所述约束因子还包括电机扭矩限制因子;
其中,电机约束模型对发动机负荷调整过程中电机请求扭矩进行限制的步骤包括:
确定所述电机扭矩限制因子;
将所述电机扭矩限制因子乘以电机正扭矩外特性曲线作为电机最大正扭矩限制线;
将所述电机扭矩限制因子乘以电机负扭矩外特性曲线作为电机最大负扭矩限制线;
将所述电机请求扭矩限制在所述电机最大正扭矩限制线和所述电机最大负扭矩限制线之间。
9.根据权利要求1所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法,其特征在于,
所述加权因子为车辆在排放测试循环过程中,当所述发动机在所述待优化工况点时,变速箱在每一个挡位的概率;
所述加权因子的统计方法步骤包括:
将所述发动机所有可能的工作区域划分为多个网格区域,使用所述网格区域的中心所在的发动机工况点代表所述网格区域其他工况点的情况;
将某次排放测试循环过程中所述发动机出现的工况点及对应的变速箱挡位信息收集归纳在相应的网格区域内;
统计所述网格区域内所述变速箱各档位出现的频率作为所述加权因子。
10.一种车辆发动机负荷点调整量的寻优系统,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器内存储有控制程序,所述控制程序被所述处理器执行时用于实现权利要求1-9中任一项所述的车辆发动机负荷点调整量的寻优方法。
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