[发明专利]一种行星混联混合动力汽车发动机需求功率计算方法

摘要

本发明公开了一种行星混联混合动力汽车发动机需求功率计算方法，涉及汽车技术领域。发动机需求功率按用途分为超级电容需求充电功率、动力传输过程中的损失功率以及主减速器输入端整车驱动需求功率。该方法重点包括提出基于超级电容SOC实际值低于控制目标程度及SOC变化速率双反馈计算超级电容充电损失功率，以保证SOC在维持均衡、变化平缓的目的；将损失功率细致划分为电路径损失功率和机械路径损失功率并在两电机不同工作状态下精细化计算。基于精细化考虑损失和合理估算超级电容需求充电功率的计算结果能够准确反映动力系统的需求，应用在控制策略中能够提高其可靠性和响应速度，保证汽车性能。

主权项

1.一种行星混联混合动力汽车发动机需求功率计算方法，将发动机需求功率分为超级电容需求充电功率、动力传输过程中的损失功率以及主减速器输入端整车驱动需求功率，其特征在于：包括以下内容：I.超级电容需求充电功率基于超级电容SOC当前值低于超级电容SOC目标控制值程度及超级电容SOC变化速率双反馈计算，具体包括以下步骤：①参数标定：基于超级电容SOC平衡原则和寿命要求设定基础充电功率P_{chg_base}、超级电容SOC目标控制值SOC_control及SOC维持下限SOC_low；超级电容SOC当前值SOC_real低于超级电容SOC目标控制值SOC_control时即开始充电，根据不同的SOC_real低于SOC_control的程度ΔSOC和不同的超级电容SOC变化速率δSOC，使用不同的充电倍率C；当超级电容SOC处于下降段时，制定充电倍率C关于ΔSOC和δSOC的二维插值矩阵M1，该矩阵满足充电倍率C随着ΔSOC增大而增大，随着δSOC增大而增大；当超级电容SOC处于上升段时，超级电容需求充电功率的计算不考虑δSOC，即充电倍率C只和ΔSOC有关，同样制定C关于ΔSOC的一维插值矩阵M2，该矩阵满足充电倍率C随着ΔSOC增大而增大；②数据获取：超级电容状态检测，包括超级电容SOC当前值SOC_real、超级电容SOC上一步长值SOC_pre、当前允许的最大充电功率P_{chg_max}；SOC_real、SOC_pre及P_{chg_max}可从超级电容控制器处直接获取；由此计算ΔSOC与δSOC，公式如下：ΔSOC＝SOC_real‑SOC_control   (1)δSOC＝(SOC_real‑SOC_pre)/Δt   (2)式中Δt为计算步长；③超级电容需求充电功率计算：先利用ΔSOC和δSOC根据M1和M2插值得到充电倍率C，再结合基础充电功率P_{chg_base}得到需求充电功率P_{chg_req}，公式如下：P_{chg_req}＝C*P_{chg_base}   (3)④对需求充电功率P_{chg_req}进行修正：SOC_real＞SOC_control时，P_{chg_req}＝0SOC_real＜SOC_low时，P_{chg_req}＝P_{chg_max}II.发动机通过曲轴发出的功率在传输过程中的损失细致划分为电路径上的损失功率和机械路径上的损失功率，其中电路径损失功率P_{loss_e}分为电机MG1损失功率Pl_{oss_MG1}和电机MG2损失功率P_{loss_MG2}，计算公式如下：P_{loss_e}＝P_{loss_MG1}+P_{loss_MG2}   (4)P_{loss_MG1}及P_{loss_MG2}均根据电机MG1功率P_MG1及其能量转换效率η_MG1、电机MG2功率P_MG2及其能量转换效率η_MG2计算得到；P_MG1、η_MG1、P_MG2、η_MG2可分别从两电机各自控制器处直接获取；P_MG1、P_MG2均为电功率且规定电机电动状态下功率为正，发电状态下功率为负；两电机损失功率P_{loss_MG2}、P_{loss_MG1}的计算分为以下四种情况：A.电机MG1发电、电机MG2电动：电机MG1所发出的电功率全部来自发动机，其损失功率计算公式如下：P_{loss_MG1}＝|P_MG1|/η_MG1‑|P_MG1|   (5)电机MG2损失功率用两电机功率绝对值的较小值结合电机MG2的效率得到，计算公式如下：P_{loss_MG2}＝min{|P_MG1|，|P_MG2|}*(1‑η_MG2)   (6)B.电机MG1电动、电机MG2发电：电机MG2所发出的电功率全部来自发动机，其损失功率计算公式如下：P_{loss_MG2}＝|P_MG2|/η_MG2‑|P_MG2|   (7)电机MG1损失功率用两电机功率绝对值的较小值结合电机MG1的效率得到，计算公式如下：P_{loss_MG1}＝min{|P_MG1|，|P_MG2|}*(1‑η_MG1)   (8)C.电机MG1电动、电机MG2电动：此时发动机在电路径上没有功率传输，故电路径损失为零：P_{loss_MG1}＝P_{loss_MG2}＝0   (9)D.电机MG1发电、电机MG2发电：两电机发出的电功率均全部来自发动机，其损失功率计算公式如下：P_{loss_MG1}＝|P_MG1|/η_MG1‑|P_MG1|   (10)P_{loss_MG2}＝|P_MG2|/η_MG2‑|P_MG2|   (11)III.主减速器输入端需求整车驱动功率计算公式如下：式中，P_drv为主减速器输入端需求整车驱动功率；δ为旋转质量换算系数，单位1；m为整车质量，单位kg；a为车辆加速度，单位m/s²；f为滚动阻力系数，α为坡度，单位rad；C_D为车辆空气阻力系数，单位1；A为车辆迎风面积，单位m²；ρ为空气密度，单位kg/m³；v为车辆速度，单位m/s；η_final为主减速器传动效率，单位1；IV.发动机需求功率计算公式如下：P_req＝(P_{chg_req}+P_{loss_e}+P_drv)/η_pg   (13)式中η_pg为行星排传动效率，单位1。