[发明专利]基于热模型的混合动力汽车动态降额控制方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种基于热模型的动态降额控制策略的算法，尤其适用于混合动力汽车。 

背景技术

在混合动力汽车系统中电机、电池和控制器的温升变化对控制策略提出了新的挑战，使得混合动力汽车的控制策略较传统汽车更为复杂。控制策略影响电机、电池和控制器的温升，而温升又影响电机、电池和控制器的寿命，寿命的要求又反过来影响控制策略；因此从系统的角度来看，控制策略、寿命要求和燃油经济性这三者之间既是一对矛盾，又是动态的耦合关系，若要延长零部件寿命，电机输出扭矩将受到限制，发动机分配的输出扭矩将增大，这影响了电驱动系统性能，进而会影响燃油经济性。目前已有的消减策略只考虑了最恶劣工况，是一个固定策略，不能随实际行驶工况及系统各部件温度变化进行动态调整。 

混合动力汽车现有的消减策略是凭经验设定一个温度阈值，当电机及控制器中某处温度传感器读取值上升到阈值时，即进入消减模式；温度降到阈值下，则退出消减模式。这种固定策略有以下缺陷： 

1.没有考虑到温度变化的瞬态性，由于热容的存在，传感器只能监测到当前的温度，对下一时间的温度变化不能做出判断，这会造成实际的温度高于设定的阈值温度，影响电机、电池和控制器的寿命。 

2.当前的消减策略中温度监测点的分布有限，关注在零部件级别的温度，未考虑整个系统的热分布。系统的热模型包括整车级、电驱动级和零部件级， 各级之间有密切联系，引入热模型后不仅可以对整车系统的温度进行监测和预测，并且可以对不同位置采集到的温度值进行管理等。 

3.某些零部件无法安装温度传感器，若无与之对应的热模型，则无法对该零部件的温度进行判断和预测，影响消减控制精度。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于热模型的混合动力汽车动态消减控制方法，其能够针对某一特定车型的不同工况，计算温度变化，并能够把计算得到的温度数值与传感器采集到的数值进行比对，对温度下一时刻的变化进行预测，同时根据这些温度变化，结合零部件的寿命曲线，制定动态消减策略，动态分配电机与发动机的输出转矩。 

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于热模型的混合动力汽车动态降额控制方法；包括：建立整车运动模型、电驱动动力模型；建立热模型，分为三个层次：第一层次是基于3D的零部件热模型，测量各个零部件的温升；第二层次是电驱动层次的热模型，利用第一层次的分析结果，采用热节点的简化方法，建立各零部件的热阻网络系统模型，通过对电机、电池和控制器的系统热模型的建立，构成电驱动系统热模型；第三层次的热模型是整车级的热模型，它是在电驱动子系统热模型的基础上，加入电驱动零部件工作的环境模型，电驱动系统与整车接口的冷却系统模型。 

本发明的有益效果在于：能够针对某一特定车型的不同工况，通过高压电池，电机和控制器的热模型，计算温度变化，并能够把计算得到的温度数值与传感器采集到的数值进行比对，对温度下一时刻的变化进行预测，同时根据这些温度变化，结合零部件的寿命曲线，制定动态消减策略，动态分配电机与发动机的输出转矩。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

图1是动态消减控制策略原理图； 

图2是电驱动系统仿真模型； 

图3是零部件热仿真效果图； 

图4是整车热模型原理图； 

图5是电池热模型子系统； 

图6是IGBT器件温度——寿命曲线。 

具体实施方式

本专利的创新点就是通过引入热模型把电机、电池、控制器的寿命与电驱动性能和燃油经济性耦合起来，形成动态的消减控制策略算法。 

基于热模型，结合整车运动模型和电驱动(E-drive)动力模型，可根据实际行驶工况实现动态消减策略，从而在零部件寿命和电驱动性能之间找到平衡点，实现最优控制。相比于现有消减策略，在保证零部件使用寿命的前提下，能够提高整车的性能和燃油经济性。 

本发明所述的基于热模型的混合动力汽车动态消减控制策略算法，能够针对某一特定车型的不同工况，通过高压电池，电机和控制器的热模型，计算温度变化，并能够把计算得到的温度数值与传感器采集到的数值进行比对，对温度下一时刻的变化进行预测，同时根据这些温度变化，结合零部件的寿命曲线，制定动态消减策略，动态分配电机与发动机的输出转矩。 

本发明建立了三层热仿真模型：整车层、电驱动层和零部件层。同时将整车运动模型和电驱动动力模型纳入整个系统。