[发明专利]一种考虑模式切换频繁度的双电机混合动力汽车能量管理系统

权利要求书

1.一种考虑模式切换频繁度的双电机混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，包括全局电池SOC规划模块、瞬时最优控制模块、输出控制模块和整车模型仿真模块；

所述全局电池SOC规划模块根据行驶里程和实际SOC值，生成目标SOC值；并对实际SOC和目标SOC的误差进行调节，生成等效因子s(t)，发送给瞬时最优控制模块；

所述等效因子s₀为等效因子的初始估计值，k_p为比例增益，k_i为积分增益，SOC(t)为实际SOC，SOC_ref为目标SOC；

所述瞬时最优控制模块，生成混合动力系统在各运行模式下，满足转矩需求和约束条件的候选控制量组合，并计算各候选控制量组合对应的成本函数，记录此时各运行模式下最小成本函数值及达到最小成本函数值时电机和发动机的转矩，并发送给输出控制模块；

所述输出控制模块内部建立切换边界惩罚函数和周期性切换指数惩罚函数，形成同时考虑燃油经济性和模式切换频繁度的优化目标函数，输出最优控制量；

所述优化目标函数为：

其中：ξ_{fuel_sum}(t)表示等效燃油消耗量，参数α用于调节模式切换频繁度与燃油经济性之间的平衡，Z_ij表示从模式i切换到模式j的切换边界惩罚系数，t_d表示周期性切换指数惩罚函数的作用时间，t为系统时间，t₀为最近一次模式切换发生的时间，β为放大倍数，u为控制量；

所述控制量u＝[k(t)，T_ICE(t)，T_EM1(t)，T_EM2(t)]，其中k为工作模式，T_ICE为发动机转矩，T_EM1为电机A转矩，T_EM2为电机B转矩；

所述整车模型仿真模块接收最优控制量信号，并判断最优控制量对应的混合动力系统运行模式与当前工作模式是否相同，相同时，则不进行模式切换，否则进行切换。

2.根据权利要求1所述的双电机混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，当瞬时最优控制模块计算得出当前转矩需求下最小成本函数值对应的运行模式与当前工作模式不一致时，所述切换边界惩罚函数被激活，并施加到所有非工作模式所能达到的最小成本函数值中；切换边界惩罚函数J_MT为：

3.根据权利要求1所述的双电机混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，完成一次模式切换后，在进行之后连续几个步长的控制量u计算时，周期性切换指数惩罚函数施加到所有非工作模式所能达到的最小成本函数值上；周期性切换指数惩罚函数J_Ext为：

4.根据权利要求1所述的双电机混合动力汽车能量管理系统，其特征在于，所述α、β和t_d的求解过程为：

使用多目标遗传算法求解所述参数：α、β和t_d，通过多目标遗传算法的多次迭代，求解最佳的参数组合；所述多目标遗传算法的具体步骤为：

1)根据实际模式切换序列以及百公里燃油消耗，求出所对应的适应度函数值：

其中：κ₁、κ₂为权重系数，Trans_num表示模式切换总次数，表示当前世代种群所有个体的实际油耗量的平均值，表示当前世代种群所有个体模式切换总次数的平均值，表示发动机燃油消耗率；

2)若适应度函数值不是最优解，经过遗传操作，产生新的种群，再将新个体对应的参数值组合返回到输出控制模块，返回1)；

3)若适应度函数值是最优解，迭代结束，输出结果；

当所述适应度函数值取最优解时，α、β和t_d为最佳的参数组合。