[发明专利]一种多轴重型混合动力车辆动力单元功率优化控制方法

说明书

一种多轴重型混合动力车辆动力单元功率优化控制方法，在全范围转速下，参考发动机外特性曲线，对动力单元功率点进行标定，确定发动机离散化的最佳工作区域；动力单元实时接收目标输出功率指令，在发动机进入发电状态时，确定实际目标功率；动力单元根据发动机当前输出功率以及实际目标功率，遵循转速调节最小化的原则，在最佳工作区域内确定目标工作点并进行切换，完成发动机功率切换控制。本发明采用变转速/转矩的控制方法，使动力单元工作点始终处于最佳工作区，并兼顾功率输出响应的快速性，能够实现响应速度和燃油经济性两个方面的提高。

技术领域

本发明的目的在于提供一种多轴重型混合动力车辆动力单元功率优化控制策略，应用于混合动力车辆能量管理技术领域。

背景技术

动力单元是多轴重型混合动力特装车整车的重要电力能源之一，其组成部分主要包括辅助功率单元(APU)、发动机、发动机控制器、发电机、发电机控制器，因此动力单元功率优化控制是整车能量管理技术的核心技术之一。

在一般的动力单元控制中，发动机功率控制通常采用定转速控制的方式，发动机始终工作在额定转速(或根据需求功率的大小在两个转速下进行切换)，通过发电机力矩控制来完成不同功率的输出。这种方式主要存在以下几个局限性：a.在发动机的运行区间中，只有小部分处于发动机的高效运行区内。因此发动机运行效率低、燃油经济性差；b.当轻载突然切换到重载时，受所选发动机本身动态特性的影响，输出功率响应速度很慢。

发明内容

本发明的技术解决问题是：本发明的目的在于提供一种多轴重型混合动力车辆动力单元功率优化控制策略，该控制策略在动力单元功率输出的跟踪控制中,能够实现响应速度和燃油经济性两个方面的提高，提高了动力单元的运行效率、燃油经济性及功率切换响应速度。

本发明的技术解决方案是：一种多轴重型混合动力车辆动力单元功率优化控制方法，通过下述方式实现：

在全范围转速下，参考发动机外特性曲线，对动力单元功率点进行标定，确定发动机离散化的最佳工作区域；

动力单元实时接收目标输出功率指令，在发动机进入发电状态时，确定实际目标功率；

动力单元根据发动机当前输出功率以及实际目标功率，遵循转速调节最小化的原则，在最佳工作区域内确定目标工作点并进行切换，完成发动机功率切换控制。

进一步的，所述发动机离散化的最佳工作区域通过下述方式进行确定：

根据动力单元外特性标定实验，确定发动机转速-转矩坐标图；所述的转速-转矩坐标图横坐标为转速、纵坐标为转矩，每个转速、转矩对应一个工作点；

满足下述两个约束的所有工作点所在的区域即为发动机离散化的最佳工作区域：

a、在定转速条件下，对发动机突加或者突减转矩，发动机不熄火；

b、发动机在工作点工作时的燃油消耗率≤215g/(kW·h)。

进一步的，根据实际工作需要，可将发动机转速-转矩坐标图划分为四个运行区域，分别为最佳工作区域，不可用区域，不稳定区域以及剩余区域；其中，不可用区域为不满足发动机工作条件的区域，不稳定区域为在定转速条件下，对发动机突加或者突减转矩，发动机出现熄火的区域。

进一步的，实际目标功率P_aim确定步骤如下：

根据发动机冷却液温度判断发动机此时能够输出功率的最大限值；若需求发电功率未超过此最大限值，则实际目标功率P_aim即为此时需求功率，否则实际目标功率P_aim为上述最大限值。

进一步的，所述的遵循转速调节最小化的原则为在最佳工作区域中，目标输出功率等功率曲线上的所有工作点里，找出与当前工作点的发动机转速相差最小的点作为目标工作点。