CN114872686A - 一种发动机冷却水温控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机冷却水温控制方法，该方法根据工况实时获取水温和发动机水温上升的趋势来计算出发动机冷却水温高温特征值，并设定电池电量裕度系数，通过将模糊控制器将发动机冷却水温高温特征值、电池电量裕度系数输出，结合模糊控制器输出的动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值和通过标定获得的修正因子，得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数，进而对动力电池SOC允许充电变化速率修正系数进行修正。

Description

一种发动机冷却水温控制方法

技术领域

本发明涉及发动机控制领域，具体涉及一种发动机冷却水温控制方法。

背景技术

发动机冷却水温度过高会导致供油系统、点火系统不正常，机油变质以及爆震等，给发动机带来极大的危害。结合混动车型的特点，更智能合理设计发动机水温保护控制。

现有技术中提出一种发动机水温高温保护方法，通过控制扭矩电磁阀的电流来减小输出功率，进而降低水温。然而该技术方案并未结合混动车型特点根据工况实时获取水温和发动机水温上升的趋势来计算出水温高温特征值，兼顾车辆动力性进行动力电池允许充电速率进行修正，无法做到权衡发动机高温保护和动力性要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机冷却水温控制方法，以避免发动机水温过高而导致发动机损坏。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种发动机冷却水温控制方法，包括以下步骤，

S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；

S2、根据当前动力电池SOC与当前动力电池目标SOC的比值得到电池电量裕度系数；设置模糊控制器，将电池电量裕度系数和发动机冷却水高温特征值作为输入量输入至模糊控制器，模糊控制器根据一定的模糊控制规则输出动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值；

S3、通过标定获取轮端总请求扭矩和车速变化率与轮端总扭矩变化率比值的修正因子，将该修正因子与动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值相乘得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数；

S4、根据动力电池SOC允许充电变化速率修正系数对动力电池SOC允许充电变化速率进行修正。

按上述方案，S1具体为，设置发动机冷却水高温特征值r_CoolantHig；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝f(P_Amb,T_Amb)×[1+f(t_EngOffTime,Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngOffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；

S102、

为当前发动机冷却水温度T_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

S104、f(n,r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n,r_EGR)；

S105、f(n,r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatio的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n,r_AFRatio)。

按上述方案，S2具体为，设置的电池电量裕度系数为r_SOCLeft；当r_SoCLeft和r_CoolantHig输入模糊控制器时，模糊控制器首先将r_SOCLeft和r_CoolantHigh分别进行模糊化处理，进而分别得到第一模糊量和第二模糊量，随后将第一模糊量和第二模糊量根据模糊控制器的模糊控制规则得到模糊控制量，最终将模糊控制量经过去模糊化处理得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值。

按上述方案，模糊控制器将r_CoolantHih进行模糊化处理的过程如下，设定r_CoolantHi的模糊论域，并根据输入的r_CoolantHigh的值由小到大，设定NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；

模糊控制器将r_SOCLeft进行模糊化处理的过程如下，设定r_SOCLeft的模糊论域，并根据输入的r_SOCLeft的值由小到大，设定NB、NS、ZO、PS、PB五个模糊子集，分别对应负大、负小、零、正小、正大；

完成r_CoolantHig、r_SOCLeft的模糊化处理后，设定模糊控制量的论域，利用模糊控制规则，根据第一模糊量和第二模糊量得到模糊控制量，具体规则为，

进而得到模糊控制量的七个个模糊子集NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

按上述方案，r_CoolantHigh的模糊论域为[0.8,1.15]。

按上述方案，r_SOCLeft的模糊论域为[0.8,1.2]。

按上述方案，模糊控制量的模糊论域为[0.56,1]。

按上述方案，所述去模糊化处理采用最大隶属法。

按上述方案，所述去模糊化处理采用加权平均法。

按上述方案，所述去模糊化处理采用重心法，其计算方式如下，

其中，μ_c(u_i)为u_i的隶属度，u_i表示第i个模糊控制量，u为去模糊化处理的输出量。

本发明的有益效果是：根据工况实时获取水温和发动机水温上升的趋势来计算出水温高温特征值，采用模糊控制策略实现闭环控制，可以在一定程度上模仿人的控制，不需要准确的控制对象模型，能够将相关专家的知识和思维、学习与推理、联想和决策过程由计算机来实现辨识和建模，并进行控制，实现自整定，进一步提高发动机水温高温保护的及时性。同时兼顾车辆动力性进行动力电池允许充电速率进行修正，权衡了发动机高温保护和动力性要求。

附图说明

图1是本发明一实施例的发动机冷却水温控制方法流程图；

图2是本发明一实施例的发动机冷却水高温特征值的模糊处理隶属函数图；

图3是本发明一实施例的电池电量裕度系数的模糊处理隶属函数图；

图4是本发明一实施例的模糊控制量的模糊处理隶属函数图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参见图1，一种发动机冷却水温控制方法，包括以下步骤，

S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；

S2、根据当前动力电池SOC与当前动力电池目标SOC的比值得到电池电量裕度系数；设置模糊控制器，将电池电量裕度系数和发动机冷却水高温特征值作为输入量输入至模糊控制器，模糊控制器根据一定的模糊控制规则输出动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值；

S3、通过标定获取轮端总请求扭矩和车速变化率与轮端总扭矩变化率比值的修正因子，将该修正因子与动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值相乘得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数；

S4、根据动力电池SOC允许充电变化速率修正系数对动力电池SOC允许充电变化速率进行修正。

其中，本实施例对动力电池SOC允许充电变化速率修正系数限值为0.56～1，以避免对原有车辆动力经济性控制造成较大影响。

进一步地，S1具体为，设置发动机冷却水高温特征值r_CiolantHig；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝f(P_Amb,T_Amb)×[1+f(t_EngOffTime,Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngOffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；

f(P_Amb,T_Amb)与f(t_EngOffTime,Cnt_Comb)的标定过程如下，

S102、

为当前发动机冷却水温度T_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比(本实施例最佳空燃比取值为14.33)，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

S104、f(n,r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n,r_EGR)；

S105、f(n,r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatii的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀(本实施例取值为3s)后的

变化情况作为f(n,r_AFRatio)。

进一步地，S2具体为，设置的电池电量裕度系数为r_SOCLeft；当r_SOCLeft和r_CoolantHigh输入模糊控制器时，模糊控制器首先将r_SOCLeft和r_CoolantHigh分别进行模糊化处理，进而分别得到第一模糊量和第二模糊量，随后将第一模糊量和第二模糊量根据模糊控制器的模糊控制规则得到模糊控制量，最终将模糊控制量经过去模糊化处理得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值。

进一步地，参见图2、图3、图4，模糊控制器将r_CoolantHigh进行模糊化处理的过程如下，设定r_CoolantHigh的模糊论域为[0.8,1.15]，并根据输入的r_CoolantHig的值由小到大，设定NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；其中，负大(NB)表明发动机冷却水高温特征值小于0.85左右；负中(NM)表明发动机冷却水高温特征值0.9左右；负小(NS)表明发动机冷却水高温特征值0.95左右；零(ZO)表明发动机冷却水高温特征值接近1；正小(PS)表明发动机冷却水高温特征值1.02左右；正中(PM)表明发动机冷却水高温特征值1.05左右；正大(PB)表明发动机冷却水高温特征值1.1左右。

模糊控制器将r_SOCLeft进行模糊化处理的过程如下，设定r_SOCLeft的模糊论域为[0.8,1.2]，并根据输入的r_SOCLeft的值由小到大，设定NB、NS、ZO、PS、PB五个模糊子集，分别对应负大、负小、零、正小、正大；其中，负大(NB)表明电池电量裕度系数为0.85左右；负小(NS)表明电池电量裕度系数为0.95左右；零(ZO)表明电池电量裕度系数为1左右；正小(PS)表明电池电量裕度系数为1.05左右；正大(PB)表明电池电量裕度系数为1.15左右；

完成r_CoolantHigh、r_SOCLeft的模糊化处理后，设定模糊控制量的论域为[0.56,1]，利用模糊控制规则，根据第一模糊量和第二模糊量得到模糊控制量，具体规则为，

进而得到模糊控制量的七个个模糊子集NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

进一步地，所述去模糊化处理采用重心法，其计算方式如下，

其中，μ_c(u_i)为u_i的隶属度，u_i表示第i个模糊控制量，u为去模糊化处理的输出量。

进一步地，S3中所述轮端总请求扭矩和车速变化率与轮端总扭矩变化率比值的修正因子为

其中M_WheelTrqRe为轮端总请求扭矩，dv为车速变化率，dM_WheelTrqReq为轮端总扭矩变化率，该修正因子的标定过程如下，

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机冷却水温控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；

S2、根据当前动力电池SOC与当前动力电池目标SOC的比值得到电池电量裕度系数；设置模糊控制器，将电池电量裕度系数和发动机冷却水高温特征值作为输入量输入至模糊控制器，模糊控制器根据一定的模糊控制规则输出动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值；

S3、通过标定获取轮端总请求扭矩和车速变化率与轮端总扭矩变化率比值的修正因子，将该修正因子与动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值相乘得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数；

S4、根据动力电池SOC允许充电变化速率修正系数对动力电池SOC允许充电变化速率进行修正。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：S1具体为，设置发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝f(P_Amb，T_Amb)×[1+f(t_EngoffTime，Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngoffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；

为当前发动机冷却水温度Y_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

S104、f(n，r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n，r_EGR)；

S105、f(n，r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatio的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n，r_AFRatio)。

3.根据权利要求2所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：S2具体为，设置的电池电量裕度系数为r_SOCLeft；当r_SOCLeft和r_CoolantHigh输入模糊控制器时，模糊控制器首先将r_SOCLeft和r_Coolanthigh分别进行模糊化处理，进而分别得到第一模糊量和第二模糊量，随后将第一模糊量和第二模糊量根据模糊控制器的模糊控制规则得到模糊控制量，最终将模糊控制量经过去模糊化处理得到动力电池SOC允许充电变化速率修正系数基础值。

4.根据权利要求3所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：模糊控制器将r_CoolantHig进行模糊化处理的过程如下，设定r_CoolantHigh的模糊论域，并根据输入的r_CoolantHigh的值由小到大，设定NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；

模糊控制器将r_SOCLeft进行模糊化处理的过程如下，设定r_SOCLeft的模糊论域，并根据输入的r_SOCLeft的值由小到大，设定NB、NS、ZO、PS、PB五个模糊子集，分别对应负大、负小、零、正小、正大；

完成r_CoolantHigh、r_SOCLeft的模糊化处理后，设定模糊控制量的论域，利用模糊控制规则，根据第一模糊量和第二模糊量得到模糊控制量，具体规则为，

进而得到模糊控制量的七个个模糊子集NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB七个模糊子集，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

5.根据权利要求4所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：r_CoolantHigh的模糊论域为[0.8，1.15]。

6.根据权利要求4所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：r_SOCLeft的模糊论域为[0.8，1.2]。

7.根据权利要求4所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：模糊控制量的模糊论域为[0.56，1]。

8.根据权利要求3所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：所述去模糊化处理采用最大隶属法。

9.根据权利要求3所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：所述去模糊化处理采用加权平均法。

10.根据权利要求3所述的发动机冷却水温控制方法，其特征在于：所述去模糊化处理采用重心法，其计算方式如下，

其中，μ_c(u_i)为u_i的隶属度，u_i表示第i个模糊控制量，u为去模糊化处理的输出量。

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