一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略。
【背景技术】
[0002] 目前混合动力汽车在我国已大量投入运行，在整车控制策略方面，基于规则的逻 辑门限控制策略简单易行、实用性强且具有较好的鲁棒性，被广泛应用，但是这种策略未考 虑实际路况的动态变化以及发动机、电机、电池、传动系效率等因素的影响，因而无法达到 全局最优和燃油经济性最高，还需要进一步完善。针对固定行驶工况、以全局油耗最低的全 局优化算法是混合动力系统最为理想的优化方法，但需要提前知道实际行驶工况，且计算 量大，不能直接用于实车实时控制，所以现有控制策略对实际道路工况的适应性较差。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题，在于提供一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭 矩分配策略。
[0004] 本发明是这样实现的：一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略， 包括如下步骤：
[0005] 步骤1、计算发动机的功率损耗PiaLrast，
[0006] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0007] 式中，Pg是由燃油消耗率g Jg/kWh)计算得到单位质量燃油所能发出的功率，
，（kw/g);发动机最低燃油消耗率点对应的Pg niax与发动机万有特性其余各点对 SPg的差值即作为发动机的功率损耗；
[0008] 步骤2、计算电机的功率损耗Pffl rast，当混合动力系统只有一个电机时，电机的功 率损耗算法为：
[0009] PeM-cost - P EM_elec_PEMjnech (2)
[0010] 式中，Pffl ele。为某一转速下不同转矩输出所消耗的电功率，PEM ele。= a 4/+13 ?Tm+c， a、b、c为基于电机的效率特性试验数据拟合系数；PEM__h为某一转速下不同转矩对应的机 械功率，P ffljiieeh= T " ^/9550 ;根据电机转速Iini和电机扭矩指令T "，通过查拟合系数map得 到 PEM_^。，通过公式计算得到PEMj_h，则由式⑵计算得到电机的功率损耗P EM_rast;
[0011] 当混合动力系统有两个电机时，电机的功率损耗算法为：
[0013] 式中，PEM1_elf3。和P 分别为ISG电机和驱动电机在某一转速下不同转矩输出所 消耗的电功率，PEMi_eiec - a 1 · Tml +!^1 · !^+C1，PEM2_elec - a 2 · Tm2 +b2 · Tm2+c2，已丨、I^1、C1 为基 于ISG电机的效率特性试验数据拟合系数，a2、b2、(：2为基于驱动电机的效率特性试验数据 拟合系数屮&11_^和？&12_"^分别为136电机和驱动电机某一转速下不同转矩对应的机械功 率，PEM1__h= Tnil Tni2 ·ηηι2/9550 ;根据电机转速Uni2和电机扭矩指令 Tnil、Tni2，通过查拟合系数map得到Pemi _elec、PeM2-elec' 通过公式计算得到PEMl nech、PEM2 nech，则由 式（3)计算得到电机的功率损耗PEMl rast、PEM2 rast;
[0014] 步骤3、计算动力电池的功率损耗PBAT_rast;
[0015] PBAT_c〇st= I 2 * R ⑷
[0016] 式中，I为动力电池充放电电流；R为动力电池的充放电内阻；
[0017] 步骤4、设定动力电池荷电状态变化的附加功率损耗Pst3rccintrol rast;设定工作 模式切换的附加功率损耗PstatoftansfCT_OTSt;设定满足驾驶员扭矩需求的附加功率损耗 PsatisfyDriveReq-cost ;则/比！=I动力系统时功率[耗P Total-COSt^J :
[001 8] PrTotal-cost P ICE-cost+ΡεΜΙ-cost+PEM2-cost+ΡβΑΤ-cost+Ps〇CControl-cost+PstateTransfer-cost
[0019] +PsatisfyDriveReq-cost
[0020] 混合动力系统瞬时功率损耗PTcital rast最终表达为发动机扭矩T ieE的二次多项式， 通过黄金分割搜索法，经过η次搜索，得到混合动力系统瞬时功率损耗最低点对应的发动 机扭矩?\ε，再根据驾驶员扭矩需求进一步得到电机总扭矩需求n= T 其中 TtelvCT_是指驾驶员扭矩需求，即根据油门踏板和车速解析的扭矩需求；
[0021 ] 对上述求得的电机总扭矩需求采用二次多项式求解电机功率损耗最小时的电机 扭矩分配，得到一个电机的扭矩需求和另一电机的扭矩需求：
[0023] 式中，PEM>。为ISG电机和驱动电机在某一转速下不同转矩输出所消耗的电功率 之和；d表示微积分计算，T 111为电机总扭矩需求；T ^ Tni2分别为ISG电机和驱动电机的扭矩 需求；当电机电功率PEM>。取得最小值时，电机功率损SP EM__t= PEM>-PEM__h也取得最 小值；
[0024] 由式（5)求解得到
式中，为某一状态点的电机总扭矩需 求；T:、I^2分别为使得电机功率损耗PEM>。最小时ISG电机和驱动电机的扭矩，根据I^ nil 和I^2的值进行扭矩分配。
[0025] 进一步地，所述扭矩分配采用黄金分割搜索法求解混合动力系统瞬时功率损耗最 小时的发动机扭矩，其中设定黄金比例系数〇. 382,最大迭代次数20,允许扭矩误差INm。
[0026] 本发明具有如下优点：本发明一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配 策略，通过合理地参数标定，可以使车辆在各种行驶工况下维持电池电量和保证整车动力 性的同时改善燃油经济性，达到系统全局优化的效果，提高整车控制策略对不同工况的适 应性。
【附图说明】
[0027] 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0028] 图1为一种插电式混联混合动力汽车整车系统构型图。
[0029] 图2为基于混合动力系统瞬时功率损耗最小化的扭矩分配实施流程图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略，包括如下步骤：
[0031] 步骤1、计算发动机的功率损耗PICE_rast，
[0032] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0033] 式中，Pg是由燃油消耗率g Jg/kWh)计算得到单位质量燃油所能发出的功率，
(kW/g);发动机最低燃油消耗率点对应的Pg niax与发动机万有特性其余各点对 SPg的差值即作为发动机的功率损耗；
[0034] 步骤2、计算电机的功率损耗Pffl rast，当混合动力系统只有一个电机时，电机的功 率损耗算法为：
[0036] 式中，Pffl ele。为某一转速下不同转矩输出所消耗的电功率，PEM ele。= a 4/+13 ·!"+(：， a、b、c为基于电机的效率特性试验数据拟合系数；PEM__h为某一转速下不同转矩对应的机 械功率，P ffljiieeh= T " ^/9550 ;根据电机转速Iini和电机扭矩指令T "，通过查拟合系数map得 到 PEM_^。，通过公式计算得到PEMj_h，则由式⑵计算得到电机的功率损耗P EM_rast;
[0037] 当混合动力系统有两个电机时，电机的功率损耗算法为：
[0039] 式中，。和分别为ISG电机和驱动电机在某一转速下不同转矩输出所 消耗的电功率，PEMi_eiec - a 1 · Tml +!^1 · !^+C1，PEM2_elec - a 2 · Tm2 +b2 · Tm2+c2，已丨、I^1、C1 为基 于ISG电机的效率特性试验数据拟合系数，a2、b2、(：2为基于驱动电机的效率特性试验数据 拟合系数屮 &11_^和？&12_"^分别为136电机和驱动电机某一转速下不同转矩对应的机械功 率，P EM1__h= Tnil Tni2 ·ηηι2/9550 ;根据电机转速Uni2和电机扭矩指令 Tnil、Tni2，通过查拟合系数map得到Pemi _elec、PeM2-elec' 通过公式计算得到PEMl nech、PEM2 nech，则由 式（3)计算得到电机的功率损耗PEMl rast、PEM2 rast;
[0040] 步骤3、计算动力电池的功率损耗PBAT_rast;
[0041] PBAT_c〇st= I 2 * R ⑷
[0042] 式中，I为动力电池充放电电流；R为动力电池的充放电内阻；
[0043] 步骤4、设定动力电池荷电状态变化的附加功率损耗Pst3rccintrol rast;设定工作 模式切换的附加功率损耗PStatoftansfCT_OTSt;设定满足驾驶员扭矩需求的附加功率损耗 PsatisfyDriveReq-cost ;则/比Pl动力系统瞬1时功率[耗P Total-COSt^J :
[0044] Pfotal-cost P ICE-cost+PEMl-cost+PEM2-cost+ΡβΑΤ-cost+Ps〇CControl-cost+PstateTransfer-cost
[0045] +PsatisfyDriveReq-cost
[0046] 混合动力系统瞬时功率损耗Plcital rast最终表达为发动机扭矩T ιεΕ的二次多项式， 通过黄金分割搜索法，经过η次搜索，得到混合动力系统瞬时功率损耗最低点对应的发动 机扭矩?\ε，再根据驾驶员扭矩需求进一步得到电机总扭矩需求n= T 其中 TtelvCT_是指驾驶员扭矩需求，即根据油门踏板和车速解析的扭矩需求；
[0047] 对上述求得的电机总扭矩需求采用二次多项式求解电机功率损耗最小时的电机 相钽；配.徨刹一个由机的相钽需龙和另一由机的相钽需龙，
[0049] 式中，Pem ^为ISG电机和驱动电机在某一转速下不同转矩输出所消耗的电功率 之和；d表示微积分计算，T111为电机总扭矩需求；T ^ Tni2分别为ISG电机和驱动电机的扭矩 需求；当电机电功率PEM>。取得最小值时，电机功率损SP EM__t= PEM>-PEM__h也取得最 小值；
[0050] 由式（5)求解得到 ，式中，玟为某一状态点的电机总扭矩需 求；Τ:、I^2分别为使得电机功率损耗ΡΕΜ>。最小时ISG电机和驱动电机的扭矩，根据I^ nil 和I^2的值进行扭矩分配。
[0051] 其中，所述扭矩分配采用黄金分割搜索法求解混合动力系统瞬时功率损耗最小时 的发动机扭矩，其中设定黄金比例系数0. 382,最大迭代次数20,允许扭矩误差INm。
[0052] 本发明一种【具体实施方式】如下：
[0053] 如图1所示，所述插电式混联混合动力汽车包括发动机3、减震器4、ISG电机1、离 合器5、驱动电机2、减速机构6、集成电机控制器7、动力电池8、电池管理系统9、发动机管 理系统10、整车控制器11。一种基于混合动力系统瞬时功率损耗最小化的扭矩分配策略。 所述混合动力系统瞬时功率损耗的计算基于发动机的万有特性试验数据、ISG电机和驱动 电机的效率特性试验数据、动力电池开路电压和内阻试验数据、动力电池荷电状态变化的 附加功率损耗标定、工作模式切换的附加功率损耗标定及满足驾驶员扭矩需求的附加功率 损耗标定；基于混合动力系统瞬时功率损耗，进行发动机扭矩和电机扭矩的优化分配。
[0054] 混合动力系统瞬时功率损耗的计算如下：
[0055] A发动机的功率损耗PICE_rast
[0056] PICE-cost= Pg-咖-Pg (1)
[0057] 式中，&是由燃油消耗率ge(g/kWh)计算得到单位质量燃油所能发出的功率，
(kW/g);