[发明专利]混合动力汽车模型构建方法

摘要

本发明公开了一种混合动力汽车模型构建方法，包括以下步骤：步骤1，确定发动机的工作范围和实时燃油消耗率，构建发动机动力学模型；步骤2，确定电机的工作范围和实时工作效率；步骤3，确定动力电池组的电动势、内阻范围，确定动力电池组、电机与车载用电设备用电功率之间的关系；步骤4，综合考虑发动机、电机、动力电池组和车辆直驶方向上所受外力，构建整车动力学模型方程；步骤5，利用Simulink搭建混合动力汽车仿真平台；本发明中混合动力汽车仿真平台搭建过程简单、考虑周全，搭建的仿真平台能够适应控制策略开发的各种实际场景，模型真实、灵活，能根据指令及时变换混合动力车辆动态。

主权项

1.混合动力汽车模型构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，根据混合动力车辆发动机的试验参数，绘制发动机燃油消耗MAP图，根据发动机外特性曲线和发动机工作转速范围确定发动机的转矩输出范围，利用发动机的实时输出转速和实时输出转矩查阅发动机燃油消耗MAP图得出发动机燃油消耗率，采用一阶惯性环节模拟发动机转矩响应的延迟特性，发动机的动力学模型如公式(1)所示：公式(1)中J_e为发动机转动惯量，n_e为发动机的实时输出转速，T_e为发动机实时输出转矩，T_L为发动机负载转矩；步骤2，利用电机台架的电机转速、转矩数据，绘制电机外特性曲线、等功率曲线和效率MAP图，根据电机的实时转速、实时转矩查阅电机MAP图得到电机的实时工作效率，采用一阶惯性环节模拟电机转矩响应延迟特性；步骤3，使用可控电压源和可控电阻组成的内阻模型构建动力电池组模型，绘制动力电池组充电、放电时电动势和内阻随电池剩余电量、温度的变化MAP图，根据电池组的实际温度和剩余电量，得出动力电池组的内阻和电池电动势；动力电池组电功率、电机工作功率和车载用电设备用电功率之间应满足如下关系：其中P_batt为动力电池组的电功率，T_A为电机A转矩，n_A为电机A转速，η_A为电机A的效率，T_B为电机B转矩，n_B为电机B转速，η_B为电机B的效率，P_c为车载用电设备的用电功率，当动力电池组处于充电状态时，指数k_A、k_B取值为1，当动力电池组处于放电状态时，指数k_A、k_B取值为‑1；步骤4，综合考虑步骤1～3构建的车辆各部件的工作范围和车辆行驶方向上所受外力，将车辆直驶方向上所受外力转化为车轮所受力矩，根据车辆动力学原理建立整车动力学模型方程如公式(2)所示：公式(2)中T_f为滚动阻力矩，T_w为空气阻力矩，T_s为坡度阻力矩，T_a为制动力矩，T_drive为牵引力矩，m为整车质量，R为车轮半径，f为地面滚动阻力系数，θ为路面坡角，C为空气阻力系数，A为车辆迎风面积，v为车辆车速，J_vequ、J_tequ分别为车辆等效惯量、动力传动系统等效惯量，α为车轮角加速度，F_drive为牵引力，T_b为加速阻力矩；步骤5，利用Simulink中的现有模块，搭建由行星排、离合器和两个制动器组成的行星耦合机构，采用油压控制和一阶惯性环节模拟离合器和制动器的充油特性，利用Simulink按照步骤1～4的各部件模型搭建混合动力汽车仿真平台。