[发明专利]一种输入分配式混合动力系统行星排特征参数的匹配方法

权利要求书

1.一种输入分配式混合动力汽车行星排特征参数的匹配方法，包括区别不同行星排特征参数下计算三个动力源在循环工况下的工作点与效率、选择系统效率之和最大的行星排特征参数，其特征与计算步骤在于：

步骤一：离散行星排特征参数

根据行星齿轮机构的同心条件、安装条件、临界条件确定行星排特征参数的可选范围，并离散相应个数；

步骤二：计算不同行星排特征参数对应三个动力源在循环工况下工作点与效率

在确定发动机与电机的基本型号之后，对于发动机可获得其万有特性数据，对于电机可获得其效率特性数据，则基于发动机最优曲线策略确定循环工况下三个动力源的转矩与转速，在循环工况下，整车驱动功率如公式(1)：

根据发动机最优曲线策略，发动机转矩T_e(n)、转速Spd_e(n)按公式(2)、(3)、(4)计算：

当发动机需求功率P_e(n)小于等于发动机最优曲线上最小功率时，发动机不启动，转矩T_e(n)＝0Nm，转速Spd_e(n)＝0r/min；当发动机需求功率P_e(n)大于发动机最优曲线上最小功率且小于等于发动机最优曲线上最大功率时，按照发动机功率需求在最优曲线上确定发动机工作点；当发动机需求功率P_e(n)大于发动机最优曲线上最大功率时，按照发动机功率需求在外特性上确定发动机工作点，其中f(P_emax，T_emax)表示发动机外特性功率P_emax与外特性扭矩T_emax的关系，f(P_emax，Spd_emax)表示发动机外特性功率P_emax和外特性转速Spd_emax的关系，f(P_eopt，T_eopt)表示发动机最优曲线功率P_eopt与最优曲线扭矩T_eopt的关系，f(P_eopt,Spd_eopt)表示发动机最优曲线功率P_eopt与最优曲线转速Spd_eopt的关系，以上关系式可根据选定的发动机外特性进行拟合；

在确定发动机工作点之后便可根据扭矩平衡与功率平衡确定循环工况中MG1、MG2的工作点，如公式(5)、(6)、(7)、(8)所示：

Spd_MG1(n)＝(1+k)Spd_e(n)-kSpd_ring(n) (8)

式中P_drive(n)为整车需求功率，单位KW，n代表离散工况点序号，m为整车总质量，单位kg，g为重力加速度，单位m/s²，f为滚动阻力系数，a(n)为车辆加速度，单位m/s²，可根据循环工况的的速度时间曲线计算，ρ为空气密度，单位kg/m³，C_d为空气阻力系数，A为迎风面积，单位m²，u_a(n)为循环工况下各个时刻车速，单位km/h,T_e(n)为发动机扭矩，单位Nm,Spd_e(n)为发动机转速，单位r/min，T_MG2(n)为MG2扭矩，单位Nm，k为行星排特征参数，k_fd为主减速器速比，k_MG2为驱动电机MG2的增扭速比，R_wheel为车轮半径，单位m，η_PG为行星排效率，η_fd为主减速器效率，η_diff为差速器效率，Spd_ring(n)为齿圈转速，单位r/min，Spd_MG2(n)为驱动电机MG2转速，单位r/min，Spd_MG1(n)为发电机MG1转速，单位r/min；

步骤三：计算不同行星排特征参数下循环工况中发动机热效率、MG1效率、MG2效率

在确定循环工况下三个动力源的工作点即发动机扭矩T_e(n)、发动机转速Spd_e(n)、MG1扭矩T_MG1(n)、MG1转速Spd_MG1(n)、MG2扭矩T_MG2(n)、MG2转速Spd_MG2(n)，则由发动机工作点(T_e(n)、Spd_e(n))和发动机的万有特性可计算发动机的热效率，如公式(9)、(10)所示：

其中，η_e(n)为发动机热效率，C为燃油低热值，单位kj/kg，b_e(n)为循环工况下的燃油消耗率，单位g/kwh，可通过燃油消耗率与发动机转矩、转速的关系f(T_e，Spd_e，b_e)通过查表或啮合曲线计算得到；

由两个电机效率特性和两个电机在循环工况下的工作点(T_MG1(n)、Spd_MG1(n))、(T_MG2(n)、Spd_MG2(n))可计算MG1效率Eff_MG1(n)、MG2效率Eff_MG2(n)如公式(11)、(12)所示：

步骤四：计算不同行星排特征参数对应的循环工况系统效率和

在计算三个动力源效率后可计算系统总效率，系统总效率定义为发动机热效率与传动系统效率的乘积如公式(13)：

η_sys(n)＝η_e(n)η_train(n) (13)

η_train(n)为传动系统效率，在机械点前后传动系统的效率计算公式：

机械点前

机械点后

其中SR是发动机转速与行星架转速的比值；

则循环工况下系统效率和如公式(16)：

Total_η_sys＝∑η_sys(n) (16)

步骤五：找出系统效率和最大值对应的行星排特征参数

系统效率和最高值对应的行星排特征参数为匹配的最终结果；