基于开放式绕组电机的混合动力系统及其功率分配方法与流程

文档序号:15450903发布日期:2018-09-15 00:00阅读:132来源:国知局

本发明涉及汽车混合动力技术领域,特别是涉及一种基于开放式绕组电机的混合动力系统及基于开放式绕组电机的混合动力系统的功率分配方法。



背景技术:

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。

面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力,新能源汽车成为市场新的增长点。其中,纯电动汽车具有零污染、能量转换效率高等优点,但由于电池成本高和续航里程较低等问题使得纯电动汽车的性价比无法与传统发动机汽车相抗衡。而混合动力汽车能充分发挥发动机汽车和电动汽车的优点,可降低燃油消耗、提高续驶里程,已成为现阶段解决节能、环保问题切实可行的方案。

一般来说,混合动力汽车是具有2种或2种以上能量源来驱动能量的汽车,现阶段研究的多为由发动机、电机、电池组构成的hev。现有的混合动力汽车通常采用dc/dc电压转换器并且通常配有变速箱等,这导致车辆成本较高,且会造成额外的功率损耗,降低驱动系统效率。此外,由于传统电机采用单逆变器,系统的电压等级较高,并且需要串联的电池节数也较多。



技术实现要素:

本发明的目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一,该目的是通过以下技术方案实现的:

根据本发明的一个方面提供了一种基于开放式绕组电机的混合动力系统,所述混合动力系统包括发动机、电池、发电机、开放式绕组电机、第一逆变器、第二逆变器、主减速器以及控制系统,其中,所述发动机能够与所述发电机传动联接,发电机的输出端在控制系统的控制下能够与电池的输入端和/或所述第二逆变器的一端电连接,使得所述发电机输出的电能能够为所述电池充电,所述电池的输出端与所述第一逆变器的一端电连接,所述第一逆变器的另一端与所述开放式绕组电机的第一输入端电连接,使得所述电池能够向所述第一逆变器供电从而向所述开放式绕组电机供电,所述第二逆变器的另一端与所述开放式绕组电机的第二输入端电连接,使得所述发动机带动所述发电机时能够向所述第二逆变器供电从而向所述开放式绕组电机供电(同时发电机输出的电能也可以为电池充电),所述开放式绕组电机的输出端与所述主减速器传动联接。

根据本发明的混合动力系统带来了如下有益技术效果:

两个动力源分别向开绕组电机提供能量,带动电机旋转,电机输出的扭矩通过主减速器传到后驱动轮,实现整车的驱动;取消了变速箱总成,降低了车辆成本;可采用双能量源对动力系统供电,可以实现不同能量源之间的不同功率组合,并且取消了原有dc/dc电压转换器,降低了设计成本;与单逆变器控制的传统电机相比,应用开放式绕组电机可以有效降低直流母线电压,因此可以减少动力蓄电池的串联节数和降低系统的电压等级。

进一步地,所述开放式绕组电机为如下电机:将感应电机的y型绕组连接的中性点打开并将所述中性点两端的六条引线分成两组,所述两组中的第一组连接所述第一逆变器,所述两组中的第二组连接所述第二逆变器。

根据本发明的另一方面提供了基于上述的开放式绕组电机的混合动力系统的功率分配方法,所述功率分配方法包括如下步骤:

s1:确定各部件的参数,包括:确定电池荷电状态soc的上限值socmax和下限值socmin并确定电池功率pb的最大充放电功率pb-max和最小充放电功率pb-min;确定电池容量qb、电池内阻rb、开路电压uo;确定开放式绕组电机的扭矩tm的最大扭矩tm-max和最小扭矩tm-min、开放式绕组电机的转速wm的最大转速wm-max和最小转速wm-min、开放式绕组电机的电机额定电流immax;确定发动机的扭矩tice的最大扭矩tice-max和最小扭矩tice-min、发动机的转速wice的最大转速wice-max和最小转速wice-min;确定主减速器速比;确定发动机油耗map;

s2:划分soc可行域,包括:确定电池、发动机及开放式绕组电机的限制条件,即,socmin≤soc≤socmax,pb-min≤pb≤pb-max,wice-min≤wice≤wice-max,tice-min≤tice≤tice-max,wm-min≤wm≤wm-max,tm-min≤tm≤tm-max;约束电池初始soc和终态soc保持一致,即socstart=socterminal,其中socstart代表初始时的soc值,socterminal代表终态时的soc值;从socstart、socterminal两端分别以电池最大充放电功率pb-max进行充放电,直到达到设置的上限值socmax和下限值socmin,所围成的区域即为可行域s;

s3:将可行域s离散化处理,包括:沿驾驶循环方向对时间进行离散化处理,将时间离散的步长定为1秒,将工作循环分为n个步长,取每个步长的右端点形成n个离散的系统状态,记x(k)为第k个系统状态,1≤k≤n;在离散后的时间步长上,对可行域s内的电池电荷状态soc进行离散化处理,在x(k)处,设soc(k)max为在x(k)处可行域上的最大soc值、soc(k)min为在x(k)处可行域上的最小soc值,设离散尺寸为其中m(k)表示在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)max之间平分为m(k)份;在x(k)处在可行域内将soc离散为m+1个点,记soc(k,n)为x(k)处从soc(k)max由上至下的第n个离散点,其中1≤n≤m+1;在可行域s内,由于相邻系统状态之间soc变化不剧烈,在这里假设电池的开路电压uo不变,设电池放电时允许的最大功率为pdischarmax,用idischarmax表示pdischarmax对应的放电电流,当系统状态为x(k)时,设某一离散点为soc(k,n),充电时最大充电功率pcharmax分为制动能量回收对电池充电时允许的最大充电功率pcharmax1和由发动机对电池充电时允许的最大充电功率pcharmax2,即充电时,pcharmax表示为:pcharmax=max(pcharmax1,pcharmax2),用icharmax表示其充电电流;

s4:计算发动机油耗矩阵:充、放电的icharmax、idischarmax确定后,就确定了离散点soc(k,n)的soc变化范围,其最大soc变化值为δsocmax(k,n),即δsocmax(k,n)为离散点soc(k,n)处发动机油耗矩阵的计算范围,遍历计算整个驾驶循环,获得油耗矩阵;

s5:根据油耗矩阵求解功率分配轨迹。

根据本发明的功率分配方法带来了如下有益技术效果:

本发明通过将soc可行域进行合理的离散化,并基于离散化计算油耗矩阵并求解功率分配轨迹,使驾驶循环累计油耗最小,实现了能量管理的全局优化;该功率分配方法显著降低了soc动态规划方面的计算量,简化了dp(dynamicprogramming)运算,从而减小了计算量、缩短了计算时间,显著提高了电池能量规划能力。

进一步地,在步骤s3中:δ(k)是通过二分法得到的,包括以下步骤:

令m(k)=1,计算用δ(k)的值和δsocmax(k,n)进行比较;

若δ(k)≤δsocmax(k,n),则得到系统状态为x(k)时的m(k),即在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)min之间平分为m(k)份;

若δ(k)>δsocmax(k,n),则令m(k)=m(k)+1,计算的值,若还是δ(k)>δsocmax(k,n),则继续令m(k)=m(k)+1,如此循环下去,直到δ(k)≤δsocmax(k,n)时,停止计算得到最终m(k),此时在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)min之间平分为m(k)份。

进一步地,在步骤s3中:

当pcharmax=pcharmax1时,设在点soc(k,n)处保持soc值不变的水平线l,icharmax与水平线l形成夹角为θ1,idischarmax与水平线l形成夹角为θ2,则此时icharmax和idischarmax关于水平线l不对称,此时θ1<θ2;

当pcharmax=pcharmax2时,此时icharmax和idischarmax关于水平线l对称,二者互为逆过程,此时θ1=θ2。

进一步地,步骤s4包括:

设soc(k+1,j)为从soc(k,n)到系统状态x(k+1)处δsocmax(k,n)范围内的某一点,当系统状态从x(k)处的soc(k,n)变化到x(k+1)处的soc(k+1,j)时,其中soc(k,n)为变化过程的起始点,用u(k,n,j)表示从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时的控制量,其中u(k,n,j)通过pb(k,n,j)和pice(k,n,j)来控制,pb(k,n,j)和pice(k,n,j)分别表示从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)所需的电池功率和发动机功率;

根据确定的soc可达状态集,在δsocmax(k,n)范围内由下式确定电池功率pb:

其中,pb为电池功率,rb为电池内阻,qb为电池容量,uo为开路电压;

根据已标定的循环工况,可以得到每一个系统状态x(k)处的整车需求功率,记为preq(k),则开放式绕组电机功率p(k)=preq(k);

将整车需求功率减去电池功率得到发动机需求功率,即pice(k,n,j)=preq(k)-pb(k,n,j);

根据功率分配需求比对油耗矩阵计算进行判定,得到相应的发动机油耗值。

进一步地,在步骤s4中:设功率分配需求比为r(k,n,j)=p逆r1(k,n,j)/p逆r2(k,n,j),其中,p逆r1(k,n,j)、p逆r2(k,n,j)分别为从离散点soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时第一逆变器和第二逆变器的需求功率,其中p逆r1(k,n,j)=pb(k,n,j),p逆r2(k,n,j)=pice(k,n,j),用两个逆变器功率需求分配比来表征开放式绕组电机在从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时需求的功率分配能力;

设开放式绕组电机功率分配比r(k)=p逆1(k)/p逆2(k),其中p逆1(k)、p逆2(k)分别为系统状态在x(k)处时第一逆变器的功率和第二逆变器的功率,即,p逆1(k)=pb(k),p逆2(k)=pice(k);

开放式绕组电机最大功率分配能力用电机最大功率分配比rmax(k)表示,即为r(k)的最大值,rmax(k)∈[0,1],用rmax(k)代表开放式绕组电机在该系统状态下的第一逆变器和第二逆变器的最大功率输出能力,

建立开放式绕组电机最大功率分配比rmax(k)随系统状态变化的map图;

定义fuel(k,n,j)为从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时的发动机油耗值,表示这一过程的发动机油耗。

进一步地,对电机功率分配比进行如下判定:

当从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时,功率分配需求比r(k,n,j)>rmax(k)时,表示电机在该系统状态无法按照需求功率分配比输出扭矩,此时为失效控制集,发动机油耗值fuel(k,n,j)记为+∞,电机扭矩tm(k,n,j)和电机转速wm(k,n,j)记为0,此时的电池功率和发动机功率分别记为pb(k,n,j)=0,pice(k,n,j)=0;

当功率分配需求比r(k,n,j)≤rmax(k)时,表示该系统状态不会超过开放式绕组电机分配能力的限制,此时发动机的油耗通过已经建立好的发动机油耗map进行查表,根据每一时刻的需求功率,选择燃油消耗率最低经济区be(k)内的某一工况,得到发动机油耗值fuel(k,n,j),此时的电池功率和发动机功率分别记为pb(k,n,j)、pice(k,n,j);

当系统状态从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时,根据功率分配比判定得到油耗值fuel(k,n,j),将x(k)处所有油耗值fuel(k,n,j)组成的集合,称为可行域s内系统状态在x(k)处的油耗集合fuel(k),其对应的电池功率和发动机功率pb(k,n,j)、pice(k,n,j)形成的集合为pb(k)、pice(k);

将油耗矩阵记为f={fuel(k)|1≤k≤n}。

进一步地,步骤s5包括:

使驾驶循环累计油耗最小的优化目标表示为:

当系统状态为x(k)、1≤k≤n时,设递归方程为:

jk=min[fuel(soc(k),pb(k),pice(k))+jk+1((soc(k))],式中jk代表从第k步到第n步的累计最小油耗;

通过递归调用的方式,从终止状态逆推至初始状态,完成遍历寻优过程,获得使油耗最小的功率分配轨迹;

最小油耗功率分配轨迹序列记为:

u=argmin[fuel(soc(k),pb(k),pice(k))+jk+1((soc(k))]。

进一步地,在电机功率分配比判定前,对x(k+1)处离散点进行初步筛选,包括如下步骤:

系统状态在x(k)处电池的最大允许放电功率其对应的电池最大放电电流为

设系统状态在x(k)处电池允许的最大放电系数

设在点soc(k,n)处保持soc值不变的水平线l,icharmax与水平线l形成夹角为θ1,idischarmax与水平线l形成夹角为θ2,则与水平线l形成夹角为θ3=k×θ2,系统状态为x(k)上的某一离散点soc(k,n)到x(k+1)上离散点的计算范围δsocmax(k,n)会减小为

通过初步筛选,排除soc(k,n)达不到的离散点,在其确定的内进行功率分配比判定,从而减小计算量、缩短计算时间。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1为根据本发明实施方式的基于开放式绕组电机的混合动力系统的示意图;

图2为根据本发明实施方式的基于开放式绕组电机的混合动力系统的功率分配方法的流程图;

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的可行域s的划分;

图4示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的可行域s的离散化处理;

图5示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的可行域s在pcharmax=pcharmax1时的δsocmax(k,n);

图6示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的可行域s在pcharmax=pcharmax2时的δsocmax(k,n);

图7示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的在系统状态从x(k)处的soc(k,n)变化到x(k+1))处的soc(k+1,j)时u(k,n.j)的变化过程;

图8示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的开放式绕组电机最大功率分配比rmax(k)随系统状态(工况)变化的map图;

图9示意性地示出了根据本发明实施方式的功率分配方法的对x(k+1)处离散点进行初步筛选的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示,根据本发明的一个实施方式,提出了一种基于开放式绕组电机的混合动力系统100,所述混合动力系统100包括发动机10、电池20、发电机30、开放式绕组电机40、第一逆变器51、第二逆变器52、主减速器60以及控制系统(未示出),其中,所述发动机10能够与所述发电机30传动联接,所述发电机30的输出端在控制系统的控制下(例如根据混动力系统的不同功率要求来控制)能够与所述电池20的输入端和/或第二逆变器52的一端电连接,如图1中虚线表示的充电线路所示,使得所述发电机30输出的电能能够为所述电池20充电,所述电池20的输出端与所述第一逆变器51的一端电连接,所述第一逆变器51的另一端与所述开放式绕组电机40的第一输入端电连接,使得所述电池20能够向所述第一逆变器51供电从而向所述开放式绕组电机40供电,所述第二逆变器52的另一端与所述开放式绕组电机40的第二输入端电连接,使得所述发动机10带动所述发电机30时能够向所述第二逆变器52供电从而向所述开放式绕组电机40供电,如图1中粗实线表示的电气连接所示,所述开放式绕组电机40的输出端与所述主减速器50传动联接,如图1中细实线表示的机械连接所示。

根据本发明的混合动力系统带来了如下有益技术效果:取消了变速箱总成,降低了车辆成本;可采用双能量源对动力系统供电,可以实现不同能量源之间的不同功率组合,并且取消了原有dc/dc电压转换器,降低了设计成本;与单逆变器控制的传统电机相比,应用开放式绕组电机可以有效降低直流母线电压,因此可以减少动力蓄电池的串联节数和降低系统的电压等级。

另外,所述主减速器50可以与驱动轮71和驱动轮72传动连接,其中驱动轮可以为后轮也可以为前轮。

进一步地,所述开放式绕组电机40为如下电机:将感应电机的y型绕组连接的中性点打开并将所述中性点两端的六条引线分成两组,所述两组中的第一组连接所述第一逆变器51,所述两组中的第二组连接所述第二逆变器52。

现在参照图1至图9,描述根据本发明的另一方面提供的基于上述的开放式绕组电机的混合动力系统的功率分配方法,所述功率分配方法包括如下步骤:

s1:确定各部件的参数,包括:确定电池荷电状态soc的上限值socmax和下限值socmin(即电池常用工作空间的上下限值)并确定电池功率pb的最大充放电功率pb-max和最小充放电功率pb-min;确定电池容量qb、电池内阻rb、开路电压uo(将电池模型简化成由电压源和电阻组成的等效电路,不考虑温度变化对性能的影响,同时忽略由于内部电容的存在引起的瞬态过程,并且假设充放电过程特性相同);确定开放式绕组电机的扭矩tm的最大扭矩tm-max和最小扭矩tm-min、开放式绕组电机的转速wm的最大转速wm-max和最小转速wm-min、开放式绕组电机的电机额定电流immax;确定发动机的扭矩tice的最大扭矩tice-max和最小扭矩tice-min、发动机的转速wice的最大转速wice-max和最小转速wice-min;确定主减速器速比;确定发动机油耗map;

s2:划分soc可行域,包括:确定电池、发动机及开放式绕组电机的限制条件,即,socmin≤soc≤socmax,pb-min≤pb≤pb-max,wice-min≤wice≤wice-max,tice-min≤tice≤tice-max,wm-min≤wm≤wm-max,tm-min≤tm≤tm-max;约束电池初始soc和终态soc保持一致,即socstart=socterminal,其中socstart代表初始时的soc值,socterminal代表终态时的soc值;从socstart、socterminal两端分别以电池最大充放电功率pb-max进行充放电,直到达到设置的上限值socmax和下限值socmin,所围成的区域即为可行域s,如图3所示;需要指出的是,对于发动机的转速和扭矩、电机的转速和扭矩等均可以采用常规的传感器测得并且输入控制系统,因此文中不再赘述。

s3:将可行域s离散化处理,包括:沿驾驶循环方向对时间进行离散化处理,将时间离散的步长定为1秒,将工作循环分为n个步长,取每个步长的右端点形成n个离散的系统状态,记x(k)为第k个系统状态,1≤k≤n;在离散后的时间步长上,对可行域s内的电池电荷状态soc进行离散化处理,在x(k)处,设soc(k)max为在x(k)处可行域上的最大soc值、soc(k)min为在x(k)处可行域上的最小soc值,设离散尺寸为其中m(k)表示在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)max之间平分为m(k)份;在x(k)处在可行域内将soc离散为m+1个点,记soc(k,n)为x(k)处从soc(k)max由上至下的第n个离散点,其中1≤n≤m+1,如图4所示;在可行域s内,由于相邻系统状态之间soc变化不剧烈,在这里假设电池的开路电压uo不变,设电池放电时允许的最大功率为pdischarmax,用idischarmax表示pdischarmax对应的放电电流,当系统状态为x(k)时,设某一离散点为soc(k,n),充电时最大充电功率pcharmax分为制动能量回收对电池充电时允许的最大充电功率pcharmax1和由发动机对电池充电时允许的最大充电功率pcharmax2,即充电时,pcharmax表示为:pcharmax=max(pcharmax1,pcharmax2),用icharmax表示其充电电流;

s4:计算发动机油耗矩阵:充、放电的icharmax、idischarmax确定后,就确定了离散点soc(k,n)的soc变化范围,其最大soc变化值为δsocmax(k,n),即δsocmax(k,n)为离散点soc(k,n)处发动机油耗矩阵的计算范围,遍历计算整个驾驶循环,获得油耗矩阵;

s5:根据油耗矩阵求解功率分配轨迹。

根据本发明的功率分配方法带来了如下有益技术效果:本发明通过将soc可行域进行合理的离散化,并基于离散化计算油耗矩阵并求解功率分配轨迹,使驾驶循环累计油耗最小,实现了能量管理的全局优化;该功率分配方法精准高效,显著降低了soc动态规划方面的计算量,简化了dp运算,从而缩短了计算时间,显著提高了对电池能量规划计算的综合效能。

进一步地,在步骤s3中:δ(k)是通过二分法得到的,包括以下步骤:

令m(k)=1,计算用δ(k)的值和δsocmax(k,n)进行比较;

若δ(k)≤δsocmax(k,n),则得到系统状态为x(k)时的m(k),即在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)min之间平分为m(k)份;

若δ(k)>δsocmax(k,n),则令m(k)=m(k)+1,计算的值,若还是δ(k)>δsocmax(k,n),则继续令m(k)=m(k)+1,如此循环下去,直到δ(k)≤δsocmax(k,n)时,停止计算得到最终m(k),此时在系统状态为x(k)时将soc(k)max、soc(k)min之间平分为m(k)份。

进一步地,在步骤s3中:

当pcharmax=pcharmax1时,设在点soc(k,n)处保持soc值不变的水平线l,icharmax与水平线l形成夹角为θ1,idischarmax与水平线l形成夹角为θ2,则此时icharmax和idischarmax关于水平线l不对称,此时θ1<θ2,如图5所示;

当pcharmax=pcharmax2时,此时icharmax和idischarmax关于水平线l对称,二者互为逆过程,此时θ1=θ2,如图6所示。

进一步地,步骤s4包括:

设soc(k+1,j)为从soc(k,n)到系统状态x(k+1)处δsocmax(k,n)范围内的某一点,当系统状态从x(k)处的soc(k,n)变化到x(k+1)处的soc(k+1,j)时,其中soc(k,n)为变化过程的起始点,用u(k,n,j)表示从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时的控制量,其中u(k,n,j)通过pb(k,n,j)和pice(k,n,j)来控制,pb(k,n,j)和pice(k,n,j)分别表示从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)所需的电池功率和发动机功率,如图7所示;

根据确定的soc可达状态集,在δsocmax(k,n)范围内由下式确定电池功率pb:

其中,pb为电池功率,rb为电池内阻,qb为电池容量,uo为开路电压;

根据已标定的循环工况,可以得到每一个系统状态x(k)处的整车需求功率,记为preq(k),则开放式绕组电机功率p(k)=preq(k);

将整车需求功率减去电池功率得到发动机需求功率,即pice(k,n,j)=preq(k)-pb(k,n,j);

根据功率分配需求比对油耗矩阵计算进行判定,得到相应的发动机油耗值。

需要指出的是,由于开放式绕组电机分配能力的限制,需要根据功率分配比对油耗矩阵计算进行判定,得到相应的发动机油耗值。

进一步地,在步骤s4中:

设功率分配需求比为r(k,n,j)=p逆r1(k,n,j)/p逆r2(k,n,j),其中,p逆r1(k,n,j)、p逆r2(k,n,j)分别为从离散点soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时第一逆变器和第二逆变器的需求功率,其中p逆r1(k,n,j)=pb(k,n,j),p逆r2(k,n,j)=pice(k,n,j),用两个逆变器功率需求分配比来表征开放式绕组电机在从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时需求的功率分配能力;

设开放式绕组电机功率分配比r(k)=p逆1(k)/p逆2(k),其中p逆1(k)、p逆2(k)分别为系统状态在x(k)处时第一逆变器的功率和第二逆变器的功率,即,p逆1(k)=pb(k),p逆2(k)=pice(k);

开放式绕组电机最大功率分配能力用电机最大功率分配比rmax(k)表示,即为r(k)的最大值,rmax(k)∈[0,1],用rmax(k)代表开放式绕组电机在该系统状态下的第一逆变器和第二逆变器的最大功率输出能力,

建立开放式绕组电机最大功率分配比rmax(k)随系统状态变化的map图,如图8所示;

定义fuel(k,n,j)为从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时的发动机油耗值,表示这一过程的发动机油耗。

进一步地,对电机功率分配比进行如下判定:

当从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时,功率分配需求比r(k,n,j)>rmax(k)时,表示电机在该系统状态无法按照需求功率分配比输出扭矩,此时为失效控制集,发动机油耗值fuel(k,n,j)记为+∞,电机扭矩tm(k,n,j)和电机转速wm(k,n,j)记为0,此时的电池功率和发动机功率分别记为pb(k,n,j)=0,pice(k,n,j)=0;

当功率分配需求比r(k,n,j)≤rmax(k)时,表示该系统状态不会超过开放式绕组电机分配能力的限制,此时发动机的油耗通过已经建立好的发动机油耗map进行查表,根据每一时刻的需求功率,选择燃油消耗率最低经济区be(k)内的某一工况,得到发动机油耗值fuel(k,n,j),此时的电池功率和发动机功率分别记为pb(k,n,j)、pice(k,n,j);

当系统状态从soc(k,n)变化到soc(k+1,j)时,根据功率分配比判定得到油耗值fuel(k,n,j),将x(k)处所有油耗值fuel(k,n,j)组成的集合,称为可行域s内系统状态在x(k)处的油耗集合fuel(k),其对应的电池功率和发动机功率pb(k,n,j)、pice(k,n,j)形成的集合为pb(k)、pice(k);

将油耗矩阵记为f={fuel(k)|1≤k≤n}。

进一步地,步骤s5包括:

使驾驶循环累计油耗最小的优化目标表示为:

当系统状态为x(k)、1≤k≤n时,设递归方程为:

jk=min[fuel(soc(k),pb(k),pice(k))+jk+1((soc(k))],式中jk代表从第k步到第n步的累计最小油耗;

通过递归调用的方式,从终止状态逆推至初始状态,完成遍历寻优过程,获得使油耗最小的功率分配轨迹;

最小油耗功率分配轨迹序列记为:

u=argmin[fuel(soc(k),pb(k),pice(k))+jk+1((soc(k))],序列u可以进行存储便于控制系统调用。

进一步地,在电机功率分配比判定前,对x(k+1)处离散点进行初步筛选,包括如下步骤:

系统状态在x(k)处电池的最大允许放电功率其对应的电池最大放电电流为

设系统状态在x(k)处电池允许的最大放电系数

设在点soc(k,n)处保持soc值不变的水平线l,icharmax与水平线l形成夹角为θ1,idischarmax与水平线l形成夹角为θ2,则与水平线l形成夹角为θ3=k×θ2,如图9所示,系统状态为x(k)上的某一离散点soc(k,n)到x(k+1)上离散点的计算范围δsocmax(k,n)会减小为

通过初步筛选,排除soc(k,n)达不到的离散点,在其确定的内进行功率分配比判定,从而减小计算量、缩短计算时间。

应理解的是,文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的,而无意于进行限制。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的,并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行,除非明确指出执行顺序。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段,但是,这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出,否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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