[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

摘要

本发明提供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，旨在解决行星式混合动力系统的行星排系数匹配问题。包括如下步骤：对行星排系数的可选范围进行离散；计算循环工况下三个动力源包括发动机、发电机MG1、驱动电机MG2工作点；根据发动机的万有特性数据、MG1、MG2的效率特性数据、以循环工况下三个动力源的工作点作为输入，计算三个动力源的效率，进而计算各时刻系统的总效率；计算循环工况下各时刻系统总效率的总和，总和最大项所对应的行星排系数值即为匹配的目标值。本发明的匹配方法简单有效，可以在产品开发前期快速地确定决定系统效率特性的行星排特征参数，保证各动力源的性能充分发挥，保证混动系统节油潜力的充分发挥。

主权项

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：根据已有资源及生产能力以及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；则可考虑控制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)：发动机工作点的选择，这里以发动机最优曲线策略为例，按如下公式(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)表示发动机外特性上功率与扭矩的关系，f(P_emax，Spd_emax)表示发动机外特性上功率和转速的关系，f(P_eopt，T_eopt)表示发动机最优曲线上功率与扭矩的关系，f(P_emax，Spd_emax)表示发动机最优曲线上功率与转速的关系，以上关系式可更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，如下述功率与扭矩平衡公式(5)、(6)、(7)、(8)所述：Spd_MG1(n)＝(1+k)Spd_e(n)‑kSpd_ring(n)    (8)式中，式中P_drive(n)为整车需求功率，单位KW，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)为发动机转读，单位r/min，，T_MG2(n)为MG2扭矩，单位Nm,k_MG2为驱动电机MG2的增扭速比，R_wheel为车轮半径，单位m，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T_e(n)、Spd_e(n)、T_MG1(n)、Spd_MG1(n)、T_MG2(n)、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))可计算两个电机在循环工况下的效率如公式(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＝η_eη_train    (13)η_train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为如公式(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则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：