CN113071507B - 一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法 - Google Patents

一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法 Download PDF

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Abstract

一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，获取动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号；以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件空调AC的允许功率作为输出变量建立模糊控制器；根据所述模糊控制规则，得到空调AC的允许功率；以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件PTC加热器的允许功率作为输出变量建立模糊控制器；并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数；根据所述模糊控制规则，得到PTC加热器的允许功率；根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。使用模糊控制，通用性强，对应参数调节快速直观、调节周期短。

Description

一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法
技术领域
本发明涉及一种能量管理技术，尤其是涉及一种基于模糊控制的电动汽车能量管理方法。
背景技术
电动汽车能量管理是对整车耗能部件进行能量功率分配，整车能量分配策略与整车动力性、续航里程以及行驶安全性密不可分。正常驱动行驶的纯电动汽车能量源于动力电池组，其耗能部件有驱动电机、空调、PTC、各种控制器以及其他附件。
目前的能量管理策略是根据整车耗能部件优先级进行简单的能量分配，设定各部件功率限制，如供应能力不足时，适当关闭某些高压附件或降低功率。中国发明专利申请201911045617.4提出了一种基于电池当前荷电状态SOC所在的荷电状态区间来确定能量管理策略，将电池当前荷电状态SOC作为参考条件对部分整车耗能部件进行功率限制。控制策略不够灵活，能源管理效果有待提升。模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制，模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。模糊控制在常见系统控制中具有广泛的应用基础，具有不依赖具体对象模型，适用范围广的优势。
中国发明专利申请201910046646.6提出一种基于耐久性的燃料电池商用车能量管理控制方法，所述方法包括：整理并分析影响燃料电池耐久性的工况；确定能量管理控制策略控制目标；制定基于模糊控制的能量管理控制策略；制定补充控制策略。通过上述方式，能够优化燃料电池商用车动力系统，在保证车辆动力性、动力系统效率及动力电池SOC（State of Charge，荷电状态）的前提下，改善燃料电池耐久性。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，考虑供能部件动力电池荷电状态和最大放电功率，制定模糊控制规则对耗能部件（空调AC、PTC）进行功率分配。综合考虑了动力电池状态信息，使用模糊控制方法优化能量管理控制策略，统一模糊控制规则，提高其通用性，可简化能量管理标定参数调试。
本发明采用的技术方案：
一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，实现步骤如下：
1）获取动力电池荷电状态(SOC)和动力电池最大放电功率(Pmax)信号；
2）以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件：空调AC的允许功率作为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数；根据所述模糊控制规则，得到空调AC的允许功率(P_ACallow)；
3）以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件：PTC加热器的允许功率作为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数；根据所述模糊控制规则，得到PTC加热器的允许功率(P_PTCallow)；
4）根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。
所述的基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，所述的模糊控制器，根据输入输出的隶属度函数与模糊控制规则，选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数，采用Mamdani直接推理法推理空调AC和PTC加热器的允许功率，进而得到的耗能部件允许功率。
所述的基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，空调AC的与PTC加热器的允许功率采用百分比表示，空调AC的允许功率最大值100%对应为标定参数空调AC的允许功率的上限值；PTC加热器的允许功率最大值100%对应为标定参数空调PTC的允许功率的上限值。
发明有益效果：
1、本发明一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，综合考虑了动力电池状态信息，将供能部件动力电池荷电状态和最大放电功率作为输入变量，使用模糊控制方法优化能量管理控制策略，统一模糊控制规则，提高其通用性，可简化能量管理标定参数调试，提高工程开发效率。
2、本发明基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，考虑供能部件动力电池荷电状态和最大放电功率，采用模糊逻辑控制策略，制定模糊控制规则对耗能部件（空调AC、PTC）进行功率分配，有效节省电能消耗。
3、本发明基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数，并建立模糊控制规则。使用模糊控制，通用性强，对应参数调节快速直观、调节周期短。
附图说明
图1为一种基于模糊控制的能量管理控制方法算法流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，结合附图对本发明技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
参见图1，本发明提出的基于模糊控制的能量管理控制方法，实现步骤包括：
获取动力电池荷电状态和最大放电功率，以动力电池荷电状态和最大放电功率作为输入参数，以耗能部件：空调AC、PTC加热器的允许功率作为输出变量建立模糊控制规则；
设计以动力电池荷电状态SOC、动力电池最大放电功率Pmax为输入变量，空调AC允许功率P_ACallow为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数。设计以动力电池荷电状态SOC、最大放电功率Pmax为输入变量， PTC加热器的允许功率P_PTCallow为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数。根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。
实施例2
参见图1，本实施例基于模糊控制的能量管理控制方法，与实施例1不同的是：模糊控制器根据输入输出的隶属度函数与模糊控制规则，采用Mamdani直接推理法推理空调AC和PTC加热器的允许功率，进而得到的耗能部件允许功率。
空调AC的与PTC加热器的允许功率采用百分比表示，空调AC的允许功率最大值100%对应为标定参数空调AC的允许功率的上限值；PTC加热器的允许功率最大值100%对应为标定参数空调PTC的允许功率的上限值。
实施例3
本实施例的基于模糊控制的能量管理控制方法，和实施例2的不同之处：进一步的，定义动力电池荷电状态SOC的模糊集论域为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
最大放电功率Pmax根据放电模式动力电池可提供的最大功率对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
空调AC允许功率P_ACallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
PTC加热器的允许功率P_PTCallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
模糊控制规则是由经验总结和提炼而得到的，其表达形式为“如果……(条件)那么……(结论)”。经过大量实验和相关功能需求，建立如下表1、2所示的AC允许功率、PTC允许功率的模糊控制规则。
表1 AC允许功率的模糊控制规则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
表2 PTC允许功率的模糊控制规则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
根据输入输出的隶属度函数与模糊控制规则，采用Mamdani直接推理法推理出AC与PTC允许功率的百分比，AC、PTC允许功率的百分比乘以标定的AC、PTC最大功率上限即为能量管理策略中根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。
实施例4
参见图1，本实施例提出的基于模糊控制的能量管理控制方法，包括：
获取动力电池荷电状态和最大放电功率，以动力电池荷电状态和最大放电功率作为输入参数，以耗能部件：空调AC、PTC加热器的允许功率作为输出变量建立模糊控制规则；
设计以动力电池荷电状态SOC、动力电池最大放电功率Pmax为输入变量，空调AC允许功率P_ACallow为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数。
设计以动力电池荷电状态SOC、最大放电功率Pmax为输入变量， PTC加热器的允许功率P_PTCallow为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数。
动力电池荷电状态SOC的模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
最大放电功率Pmax根据放电模式动力电池可提供的最大功率对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
空调AC允许功率P_ACallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
PTC加热器的允许功率P_PTCallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
建立AC允许功率、PTC允许功率的模糊控制规则同实施例3。
本发明的一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，结合了动力电池荷电状态和最大放电功率两个状态信号，采用模糊控制的智能算法制定整车的能量管理策略，可有效提高能量管理可靠率以及工程开发效率。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，实现步骤如下：
1）获取动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号；
2）以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件：空调AC的允许功率作为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数；根据所述模糊控制规则，得到空调AC的允许功率；
3）以动力电池荷电状态和动力电池最大放电功率信号为输入变量，以耗能部件：PTC加热器的允许功率作为输出变量建立模糊控制器，并选择三角形函数作为输入输出变量的隶属度函数；根据所述模糊控制规则，得到PTC加热器的允许功率；
4）根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述的模糊控制器，根据输入输出的隶属度函数与模糊控制规则，采用Mamdani直接推理法推理空调AC和PTC加热器的允许功率，进而得到的耗能部件允许功率。
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于：空调AC的与PTC加热器的允许功率采用百分比表示，空调AC的允许功率最大值100%对应为标定参数空调AC的允许功率的上限值；PTC加热器的允许功率最大值100%对应为标定参数空调PTC的允许功率的上限值。
4.根据权利要求3所述的基于模糊控制的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于：
动力电池荷电状态SOC的模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
最大放电功率Pmax根据放电模式动力电池可提供的最大功率对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
空调AC允许功率P_ACallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
PTC加热器的允许功率P_PTCallow根据标定的最大功率上限对应为100%，其模糊集论域定义为0%～100%，其语言变量设置为：{极小ZS，小S，中M，大B，极大ZB}；
建立如下表1、2所示的AC允许功率、PTC允许功率的模糊控制规则：
表1 AC允许功率的模糊控制规则
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 PTC允许功率的模糊控制规则
Figure DEST_PATH_IMAGE004
空调AC和PTC加热器的允许功率的百分比，乘以标定的AC、PTC最大功率上限即为能量管理策略中根据动力电池荷电状态SOC和最大放电功率实时分配的AC、PTC的允许功率。
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