一種插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭矩分配策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭矩分配策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前混合動(dòng)力汽車(chē)在我國(guó)已大量投入運(yùn)行，在整車(chē)控制策略方面，基于規(guī)則的邏 輯門(mén)限控制策略簡(jiǎn)單易行、實(shí)用性強(qiáng)且具有較好的魯棒性，被廣泛應(yīng)用，但是這種策略未考 慮實(shí)際路況的動(dòng)態(tài)變化以及發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池、傳動(dòng)系效率等因素的影響，因而無(wú)法達(dá)到 全局最優(yōu)和燃油經(jīng)濟(jì)性最高，還需要進(jìn)一步完善。針對(duì)固定行駛工況、以全局油耗最低的全 局優(yōu)化算法是混合動(dòng)力系統(tǒng)最為理想的優(yōu)化方法，但需要提前知道實(shí)際行駛工況，且計(jì)算 量大，不能直接用于實(shí)車(chē)實(shí)時(shí)控制，所以現(xiàn)有控制策略對(duì)實(shí)際道路工況的適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭 矩分配策略。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭矩分配策略， 包括如下步驟：
[0005] 步驟1、計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗PiaLrast，
[0006] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0007] 式中，Pg是由燃油消耗率g Jg/kWh)計(jì)算得到單位質(zhì)量燃油所能發(fā)出的功率，
，（kw/g);發(fā)動(dòng)機(jī)最低燃油消耗率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Pg niax與發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性其余各點(diǎn)對(duì) SPg的差值即作為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗；
[0008] 步驟2、計(jì)算電機(jī)的功率損耗Pffl rast，當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)只有一個(gè)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的功 率損耗算法為：
[0009] PeM-cost - P EM_elec_PEMjnech (2)
[0010] 式中，Pffl ele。為某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所消耗的電功率，PEM ele。= a 4/+13 ?Tm+c， a、b、c為基于電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合系數(shù)；PEM__h為某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的機(jī) 械功率，P ffljiieeh= T " ^/9550 ;根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速I(mǎi)ini和電機(jī)扭矩指令T "，通過(guò)查擬合系數(shù)map得 到 PEM_^。，通過(guò)公式計(jì)算得到PEMj_h，則由式⑵計(jì)算得到電機(jī)的功率損耗P EM_rast;
[0011] 當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩個(gè)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的功率損耗算法為：
[0013] 式中，PEM1_elf3。和P 分別為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所 消耗的電功率，PEMi_eiec - a 1 · Tml +!^1 · !^+C1，PEM2_elec - a 2 · Tm2 +b2 · Tm2+c2，已丨、I^1、C1 為基 于ISG電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合系數(shù)，a2、b2、(：2為基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù) 擬合系數(shù)屮&11_^和？&12_"^分別為136電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的機(jī)械功 率，PEM1__h= Tnil Tni2 ·ηηι2/9550 ;根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速Uni2和電機(jī)扭矩指令 Tnil、Tni2，通過(guò)查擬合系數(shù)map得到Pemi _elec、PeM2-elec' 通過(guò)公式計(jì)算得到PEMl nech、PEM2 nech，則由 式（3)計(jì)算得到電機(jī)的功率損耗PEMl rast、PEM2 rast;
[0014] 步驟3、計(jì)算動(dòng)力電池的功率損耗PBAT_rast;
[0015] PBAT_c〇st= I 2 * R ⑷
[0016] 式中，I為動(dòng)力電池充放電電流；R為動(dòng)力電池的充放電內(nèi)阻；
[0017] 步驟4、設(shè)定動(dòng)力電池荷電狀態(tài)變化的附加功率損耗Pst3rccintrol rast;設(shè)定工作 模式切換的附加功率損耗PstatoftansfCT_OTSt;設(shè)定滿足駕駛員扭矩需求的附加功率損耗 PsatisfyDriveReq-cost ;則/比！=I動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)功率[耗P Total-COSt^J :
[001 8] PrTotal-cost P ICE-cost+ΡεΜΙ-cost+PEM2-cost+ΡβΑΤ-cost+Ps〇CControl-cost+PstateTransfer-cost
[0019] +PsatisfyDriveReq-cost
[0020] 混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗PTcital rast最終表達(dá)為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩T ieE的二次多項(xiàng)式， 通過(guò)黃金分割搜索法，經(jīng)過(guò)η次搜索，得到混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng) 機(jī)扭矩?\ε，再根據(jù)駕駛員扭矩需求進(jìn)一步得到電機(jī)總扭矩需求n= T 其中 TtelvCT_是指駕駛員扭矩需求，即根據(jù)油門(mén)踏板和車(chē)速解析的扭矩需求；
[0021 ] 對(duì)上述求得的電機(jī)總扭矩需求采用二次多項(xiàng)式求解電機(jī)功率損耗最小時(shí)的電機(jī) 扭矩分配，得到一個(gè)電機(jī)的扭矩需求和另一電機(jī)的扭矩需求：
[0023] 式中，PEM>。為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所消耗的電功率 之和；d表示微積分計(jì)算，T 111為電機(jī)總扭矩需求；T ^ Tni2分別為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩 需求；當(dāng)電機(jī)電功率PEM>。取得最小值時(shí)，電機(jī)功率損SP EM__t= PEM>-PEM__h也取得最 小值；
[0024] 由式（5)求解得到
式中，為某一狀態(tài)點(diǎn)的電機(jī)總扭矩需 求；T:、I^2分別為使得電機(jī)功率損耗PEM>。最小時(shí)ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩，根據(jù)I^ nil 和I^2的值進(jìn)行扭矩分配。
[0025] 進(jìn)一步地，所述扭矩分配采用黃金分割搜索法求解混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最 小時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，其中設(shè)定黃金比例系數(shù)〇. 382,最大迭代次數(shù)20,允許扭矩誤差I(lǐng)Nm。
[0026] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明一種插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭矩分配 策略，通過(guò)合理地參數(shù)標(biāo)定，可以使車(chē)輛在各種行駛工況下維持電池電量和保證整車(chē)動(dòng)力 性的同時(shí)改善燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到系統(tǒng)全局優(yōu)化的效果，提高整車(chē)控制策略對(duì)不同工況的適 應(yīng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028] 圖1為一種插電式混聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)系統(tǒng)構(gòu)型圖。
[0029] 圖2為基于混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最小化的扭矩分配實(shí)施流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明插電式混合動(dòng)力瞬時(shí)功率損耗最小化扭矩分配策略，包括如下步驟：
[0031] 步驟1、計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗PICE_rast，
[0032] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0033] 式中，Pg是由燃油消耗率g Jg/kWh)計(jì)算得到單位質(zhì)量燃油所能發(fā)出的功率，
(kW/g);發(fā)動(dòng)機(jī)最低燃油消耗率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Pg niax與發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性其余各點(diǎn)對(duì) SPg的差值即作為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗；
[0034] 步驟2、計(jì)算電機(jī)的功率損耗Pffl rast，當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)只有一個(gè)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的功 率損耗算法為：
[0036] 式中，Pffl ele。為某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所消耗的電功率，PEM ele。= a 4/+13 ·!"+(：， a、b、c為基于電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合系數(shù)；PEM__h為某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的機(jī) 械功率，P ffljiieeh= T " ^/9550 ;根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速I(mǎi)ini和電機(jī)扭矩指令T "，通過(guò)查擬合系數(shù)map得 到 PEM_^。，通過(guò)公式計(jì)算得到PEMj_h，則由式⑵計(jì)算得到電機(jī)的功率損耗P EM_rast;
[0037] 當(dāng)混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩個(gè)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的功率損耗算法為：
[0039] 式中，。和分別為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所 消耗的電功率，PEMi_eiec - a 1 · Tml +!^1 · !^+C1，PEM2_elec - a 2 · Tm2 +b2 · Tm2+c2，已丨、I^1、C1 為基 于ISG電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合系數(shù)，a2、b2、(：2為基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù) 擬合系數(shù)屮 &11_^和？&12_"^分別為136電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的機(jī)械功 率，P EM1__h= Tnil Tni2 ·ηηι2/9550 ;根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速Uni2和電機(jī)扭矩指令 Tnil、Tni2，通過(guò)查擬合系數(shù)map得到Pemi _elec、PeM2-elec' 通過(guò)公式計(jì)算得到PEMl nech、PEM2 nech，則由 式（3)計(jì)算得到電機(jī)的功率損耗PEMl rast、PEM2 rast;
[0040] 步驟3、計(jì)算動(dòng)力電池的功率損耗PBAT_rast;
[0041] PBAT_c〇st= I 2 * R ⑷
[0042] 式中，I為動(dòng)力電池充放電電流；R為動(dòng)力電池的充放電內(nèi)阻；
[0043] 步驟4、設(shè)定動(dòng)力電池荷電狀態(tài)變化的附加功率損耗Pst3rccintrol rast;設(shè)定工作 模式切換的附加功率損耗PStatoftansfCT_OTSt;設(shè)定滿足駕駛員扭矩需求的附加功率損耗 PsatisfyDriveReq-cost ;則/比Pl動(dòng)力系統(tǒng)瞬1時(shí)功率[耗P Total-COSt^J :
[0044] Pfotal-cost P ICE-cost+PEMl-cost+PEM2-cost+ΡβΑΤ-cost+Ps〇CControl-cost+PstateTransfer-cost
[0045] +PsatisfyDriveReq-cost
[0046] 混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗Plcital rast最終表達(dá)為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩T ιεΕ的二次多項(xiàng)式， 通過(guò)黃金分割搜索法，經(jīng)過(guò)η次搜索，得到混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng) 機(jī)扭矩?\ε，再根據(jù)駕駛員扭矩需求進(jìn)一步得到電機(jī)總扭矩需求n= T 其中 TtelvCT_是指駕駛員扭矩需求，即根據(jù)油門(mén)踏板和車(chē)速解析的扭矩需求；
[0047] 對(duì)上述求得的電機(jī)總扭矩需求采用二次多項(xiàng)式求解電機(jī)功率損耗最小時(shí)的電機(jī) 相鉭；配.徨剎一個(gè)由機(jī)的相鉭需龍和另一由機(jī)的相鉭需龍，

[0049] 式中，Pem ^為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)矩輸出所消耗的電功率 之和；d表示微積分計(jì)算，T111為電機(jī)總扭矩需求；T ^ Tni2分別為ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩 需求；當(dāng)電機(jī)電功率PEM>。取得最小值時(shí)，電機(jī)功率損SP EM__t= PEM>-PEM__h也取得最 小值；
[0050] 由式（5)求解得到 ，式中，玟為某一狀態(tài)點(diǎn)的電機(jī)總扭矩需 求；Τ:、I^2分別為使得電機(jī)功率損耗ΡΕΜ>。最小時(shí)ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩，根據(jù)I^ nil 和I^2的值進(jìn)行扭矩分配。
[0051] 其中，所述扭矩分配采用黃金分割搜索法求解混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最小時(shí) 的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，其中設(shè)定黃金比例系數(shù)0. 382,最大迭代次數(shù)20,允許扭矩誤差I(lǐng)Nm。
[0052] 本發(fā)明一種【具體實(shí)施方式】如下：
[0053] 如圖1所示，所述插電式混聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)包括發(fā)動(dòng)機(jī)3、減震器4、ISG電機(jī)1、離 合器5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、減速機(jī)構(gòu)6、集成電機(jī)控制器7、動(dòng)力電池8、電池管理系統(tǒng)9、發(fā)動(dòng)機(jī)管 理系統(tǒng)10、整車(chē)控制器11。一種基于混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗最小化的扭矩分配策略。 所述混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗的計(jì)算基于發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、ISG電機(jī)和驅(qū)動(dòng) 電機(jī)的效率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、動(dòng)力電池開(kāi)路電壓和內(nèi)阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)變化的 附加功率損耗標(biāo)定、工作模式切換的附加功率損耗標(biāo)定及滿足駕駛員扭矩需求的附加功率 損耗標(biāo)定；基于混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和電機(jī)扭矩的優(yōu)化分配。
[0054] 混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬時(shí)功率損耗的計(jì)算如下：
[0055] A發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗PICE_rast
[0056] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0057] 式中，&是由燃油消耗率ge(g/kWh)計(jì)算得到單位質(zhì)量燃油所能發(fā)出的功率，
(kW/g);