一种插电式串并联四驱混合动力系统及控制方法与流程

文档序号:17935609发布日期:2019-06-15 01:24阅读:388来源:国知局
一种插电式串并联四驱混合动力系统及控制方法与流程

本发明涉及一种插电式串并联四驱混合动力系统及控制方法。



背景技术:

伴随着技术的不断成熟,基础设施的不断完善和成本的降低,新能源汽车凭借其优越的经济性,得到越来越多的用户认可,成为日常出行的重要交通工具。

控制策略对整车经济性有着重要的影响。一般新能源汽车关注整车经济性主要是关注汽车直线行驶时的能量管理,但鉴于实际生活中汽车行驶工况的复杂性,经济性最优的能量管理策略并不一定满足整车操纵稳定性的要求,制定能量管理策略应在保证安全稳定行驶的同时对整车经济性进行优化。业内公开的文献中对于插电式串并联四驱混合动力系统不同工作模式如何选择和切换目前并没有过多的研究,因此插电式串并联四驱混合动力系统不同工作模式进入退出机制问题有必要引起关注。



技术实现要素:

本发明为了使一种插电式串并联四驱混合动力系统工作模式选择和扭矩分配方式更为合理,兼顾整车动力性、经济性与操纵稳定性。

一种插电式串并联四驱混合动力系统,包括前轴动力系统和后轴动力系统。

所述前轴动力系统包括:发动机,发动机输出端与离合器输入端相连,发电机,发电机输出端与发动机输出端通过第一减速器相连,离合器输出端与第二减速器输入端相连,第二减速器输出端与前轴减速差速器输入端相连,所述前轴减速差速器通过前轴驱动半轴连接前轮;

所述后轴动力系统包括:动力电池,电机,电机输出端与第三减速器输入端相连,第三减速器输入端与后轴减速差速器输入端相连,所述后轴减速差速器通过后轴驱动半轴连接后轮;所述发电机和电机分别连接用于供电的动力电池。

基于所述的一种插电式串并联四驱混合动力系统的控制方法,包括以下步骤:第一层级驾驶员需求识别、第二层级工作模式选择、第三层级功率分配和第四层级部件执行。

第一层级驾驶员需求识别主要根据当前车速v、加速踏板开度α和方向盘转角β计算需求功率。具体方法为:以加速踏板开度和当前车速计算纵向力需求fxreq,以方向盘转角计算侧向力需求fyreq,纵向力需求和侧向力需求的平方和再开方,为整车的驱动力需求freq,需求功率preq=fxreq×v。

第二层级工作模式选择主要根据第一层级驾驶员需求识别计算得到的需求功率,结合路面附着情况,部件特性选择合适的工作模式。

工作模式包括:电机单独驱动模式、串联驱动模式、串联充电模式、发动机单独驱动模式、发动机直驱充电模式、发动机+发电机并联驱动模式、发电机+电机共同驱动模式、发动机+电机并联驱动模式、发动机+发电机+电机共同驱动模式、发动机直驱发电+电机驱动模式和发动机直驱充电+电机驱动模式。

所述电机单独驱动模式为电机由动力电池供电,直接驱动后轴,发动机和发电机不工作。

所述串联驱动模式为发动机工作,离合器断开,发动机拖动前轴发电机发电,供电给电机,同时动力电池也供电给电机,由电机驱动后轴。

所述串联充电模式为发动机工作,离合器断开,发动机功率一部分用来拖动前轴发电机发电,供电给电机,由电机驱动后轴,另一部分功率同时给动力电池充电。

所述发动机单独驱动模式为发动机工作,离合器接合,发动机直接驱动前轴,发电机和电机不工作。

所述发动机直驱充电模式为发动机工作,离合器接合,发动机功率一部分用来驱动前轴,另一部分功率同时拖动前轴发电机发电,给动力电池充电。

所述发动机+发电机并联驱动模式为发动机工作,离合器接合,发电机由动力电池供电,与发动机共同驱动前轴,电机不工作。

所述发电机+电机共同驱动模式为离合器接合,发动机不工作,发电机由动力电池供电,驱动前轴,同时电机也由动力电池供电,驱动后轴。

所述发动机+电机并联驱动模式为离合器接合,发动机工作,直接驱动前轴,电机由动力电池供电驱动后轴,发电机不工作。

所述发动机+发电机+电机共同驱动模式为离合器接合,发动机工作,发电机由动力电池供电与发动机一起驱动前轴,同时电机也由动力电池供电,驱动后轴。

所述发动机直驱发电+电机驱动模式为离合器接合,发动机工作,发动机功率一部分直接驱动前轴,另一部分用来拖动发电机发电,供电给电机,同时动力电池也供电给电机,由电机驱动后轴。

所述发动机直驱充电+电机驱动模式为离合器接合,发动机工作,发动机功率一部分直接驱动前轴,另一部分用来拖动发电机发电,发动机发电一部分供给电机驱动后轴,另一部分给动力电池充电。

选择工作模式的具体方法为:

步骤一、根据纵向力需求计算纵向载荷偏移δfzx=h×fxreq/l,根据侧向力需求计算侧向载荷偏移δfzy=h×fyreq/b,h为车辆质心高度,l为轴距,b为轮距。由车辆静止时每个车轮的载荷分布加或减载荷偏移,得到对应驱动力需求下的车轮载荷分布,车辆静止时前轴载荷fzf=m×g×lb/l,车辆静止时后轴载荷fzr=m×g×la/l,左前轮载荷fzfl=0.5×(fzf-δfzx+δfzy),右前轮载荷fzfr=0.5×(fzf-δfzx-δfzy),左后轮载荷fzrl=0.5×(fzf+δfzx+δfzy),右后轮载荷fzrr=0.5×(fzf+δfzx-δfzy);

步骤二、路面允许每个车轮产生的最大驱动力为:左前轮最大驱动力fflmax=μ×fzfl,右前轮最大驱动力ffrmax=μ×fzfr,左后轮最大驱动力frlmax=μ×fzrl,右后轮最大驱动力frrmax=μ×fzrr,μ为路面附着系数。路面允许前轴产生的最大驱动力ffmax=2×min(fflmax,ffrmax),允许后轴产生的最大驱动力frmax=2×min(frlmax,frrmax);

步骤三、当前转速下部件的所能发出的最大驱动力为:发动机最大驱动力fengmax,发电机最大驱动力fgenmax,后轴电机最大驱动力fmotmax。因此当前转速下前轴最大驱动力ffmax=min(ffmax,fengmax+fgenmax),后轴最大驱动力frmax=min(frmax,fmotmax);

步骤四、判断电池当前soc是否大于电池放电下限soclow,如果否,则计算电池不放电工作模式的理论功率值:包含:发动机单独驱动模式或发动机直驱充电模式。如果是,则进入步骤五;判断soc是否大于电池充电上限sochigh,如果是,则排除所有充电工作模式,只计算其他模式的理论功率值,包含:电机单独驱动模式,串联驱动模式,发动机单独驱动模式,发动机+发电机并联驱动模式,发电机+电机共同驱动模式,发动机+发电机+电机共同驱动模式,发动机直驱发电+电机驱动模式。如果电池soc小于电池充电上限sochigh,则计算所有工作模式的理论功率值。

步骤五、进一步判断路面附着条件能否满足整车驱动力需求,如整车驱动力需求freq大于前轴最大驱动力ffmax,则不计算前驱模式的理论功率值,如整车驱动力需求freq大于后轴最大驱动力frmax,则不计算后驱模式的理论功率值,如整车驱动力需求freq既大于前轴最大驱动力又大于后轴最大驱动力,则只计算四驱模式的理论功率值。

步骤六、在经过步骤四和步骤五筛选后的模式中选择理论功率值最小的模式作为驱动模式。

理论功率值为考虑传动系效率和部件系统效率后,将需求功率preq折算到电池和发动机后的功率值代数和。

理论功率值计算过程中使用到的效率值,均由传动系和部件系统的效率map中查表得来。

所述电机单独驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,imot为电机输出端至车轮的传动比,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、电池输出功率pbatt_out=pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

步骤五、电机单独驱动理论功率pmot=pbatt。

所述串联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、由于串联驱动模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索串联驱动模式的理论功率最小值。发动机最优工作曲线是将每个转速下发动机工作效率最高的点相连获得的曲线。搜索串联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定串联驱动模式的理论功率值为pseri,pseri应大于等于串联驱动模式理论功率的最大值,发动机最优工作曲线上发动机功率的最小值为pengmin,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng,;

step3、判断peng_out是否小于等于电机系统输入功率pmot_in,如果是进入step4,如果否进入step9;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen,发电机输入端传动系指的是从发动机曲轴到发电机转子的机械连接;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、电池输出功率pbatt_out=pmot_in-pgen_out,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step7、串联驱动需求功率p=pbatt+peng;

step8、判断p是否小于串联驱动模式的理论功率值pseri,如果是进入step9,如果否进入step10;

step9、将p赋给pseri,即pseri=p;

step10、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step11,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step11、得到串联驱动模式的理论功率最小值pseri。

所述串联充电模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、由于串联充电模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索串联充电模式的理论功率最小值。搜索串联充电模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定串联充电模式的理论功率值为pseri_cha,pseri_cha应大于等于串联充电模式理论功率的最大值,发动机最优工作曲线上发动机功率的最大值为pengmax,设定发动机功率peng=pengmax;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng,;

step3、判断peng_out是否大于等于电机系统输入功率pmot_in,如果是进入step4,如果否进入step9;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、电池输入功率pbatt_in=pgen_out-pmot_in,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step7、串联充电需求功率p=peng-pbatt;

step8、判断p是否小于串联驱动模式的理论功率值pseri_cha,如果是进入step9,如果否进入step10;

step9、将p赋给pseri_cha,即pseri_cha=p;

step10、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step10,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step2;

step11、得到串联充电模式的理论功率最小值pseri_cha。

所述发动机单独驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出功率peng_out=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,ieng为发动机输出端至车轮的传动比,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机单独驱动模式的理论功率peng=peng_out/ηeng。

所述发动机直驱充电模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,根据neng和peng_trac查得发动机效率ηeng_trac,满足驱动需求的发动机最小功率peng_min=peng_trac/ηeng_trac;

步骤四、由于发动机直驱充电模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索发动机直驱充电模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱充电模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱充电模式的理论功率值为peng_cha,peng_cha应大于等于发动机直驱充电模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step3、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_out/neng,根据neng和peng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step5、电池输入功率pbatt_in=pgen_out,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step6、发动机直驱充电需求功率p=peng-pbatt;

step7、判断p是否小于发动机直驱充电模式的理论功率值peng_cha,如果是进入step8,如果否进入step9;

step8、将p赋给peng_cha,即peng_cha=p;

step9、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step10,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step2;

step10、得到发动机直驱充电模式的理论功率最小值peng_cha。

所述发动机+发电机并联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,当前转速对应发动机最优工作曲线上的发动机功率peng_min;

步骤四、由于发动机+发电机并联驱动模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机转速一定的条件下,不断调整发动机功率,搜索发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+发电机并联驱动模式的理论功率值为peng_para,peng_para应大于等于发动机直驱充电模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step3、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=peng_trac-peng_out,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_trans/ngen,根据ngen和tgen查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出功率pgen_out=pgen_trans/ηtrans_gen,发电机系统当前转速下所能输出的最大功率pgenmax;

step5、判断pgen_out是否小于pgenmax,如果是进入step6,如果否,则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,进入step2;

step6、根据发电机转速ngen和发电机系统输出功率pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen;

step7、电池输出功率pbatt_out=pgen_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step8、发动机+发电机并联驱动需求功率p=peng+pbatt;

step9、判断p是否小于发动机+发电机并联驱动模式的理论功率值peng_para,如果是进入step10,如果否进入step11;

step10、将p赋给peng_para,即peng_para=p;

step11、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step12,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step12、得到发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值peng_para。

所述发电机+电机共同驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、发电机转速ngen=nwheel×ieng×igen,ieng为发动机输出端至车轮的传动比,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比;

步骤三、由于发电机+电机共同驱动模式在需求功率一定的条件下,发电机和电机功率可以有多种组合,使电池功率有多个值,因此需要在发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发电机和电机功率,搜索发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值。搜索发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发电机+电机共同驱动模式的理论功率值为pgen+mot,pgen+mot应大于等于发电机+电机共同驱动模式理论功率的最大值,设定发电机系统输入功率pgen_in=pgenmin_in;

step2、根据发电机转速ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机输出转矩tgen_out=9550×pgen_out/ngen;

step3、根据ngen和tgen_out查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=pgen_out×ηtrans_gen,发动机输出轴转速neng=ngen/igen,发电机系统输出到离合器的转矩tgen_trans=tgen_out×ηtrans_gen,根据neng和tgen_trans查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、前轴驱动功率pfaxle=pgen_trans×ηtrans_eng,后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel;

step6、根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step7、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot,电机系统当前转速下最大功率pmotmax;

step8、判断pmot_in是否小于pmotmax,如果是进入step9,如果否,则发电机转速ngen不变,上调发电机功率,pgen_in=pgen_in+δpgen,然后返回step2;

step9、电池输出功率pbatt_out=pgen_in+pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step10、发电机+电机共同驱动需求功率p=pbatt;

step11、判断p是否小于发电机+电机共同驱动模式的理论功率值pgen+mot,如果是进入step12,如果否进入step13;

step12、将p赋给peng_para,即pgen+mot=p;

step13、判断是否已遍历该转速下的发电机工作点,如果是进入step14,如果否则ngen不变,上调发电机功率,pgen_in=pgen_in+δpgen,然后返回step2;

step14、得到发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值pgen+mot。

所述发动机+电机并联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最小功率peng_min;

步骤三、由于发动机+电机并联驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+电机并联驱动模式的理论功率值为peng+mot,peng+mot应大于等于发动机+电机并联驱动模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=peng_min;

step2、根据发动机转速neng和peng查得发动机系统效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step3、根据neng和teng_out查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step4、前轴驱动功率pfaxle=peng_out×ηtrans_eng,后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel;

step6、根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step7、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,电机当前转速下所能输出的最大功率pmotmax;

step8、判断pmot_out是否小于pmotmax,如果是进入step9,如果否,则发电机转速neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step9、根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输出功率pbatt_out=pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step11、发动机+电机并联驱动需求功率p=peng+pbatt;

step12、判断p是否小于peng+mot,如果是进入step13,如果否进入step14;

step13、将p赋给peng+mot,即peng+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step15、得到发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值peng+mot。

所述发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机+发电机+电机共同驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率值为ppara+mot,ppara+mot应大于等于发动机+发电机+电机共同驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、离合器前端需求功率ptrac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最小功率peng_min,设定发动机功率peng=peng_min;

step5、根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step6、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=peng_trac-peng_out,发电机转速ngen=neng×igen,发电机系统输出到离合器的转矩tgen_trans=9550×peng_trans/ngen,根据neng和tgen_trans查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step7、发电机系统输出功率pgen_out=pgen_trans/ηtrans_gen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step8、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step9,如果否,则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step5;

step9、根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,电池输出给发电机系统的功率pbatt_gen=pgen_in;

step10、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step11、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot,电池输出给电机系统的功率pbatt_mot=pmot_in;

step12、电池输出功率pbatt_out=pbatt_gen+pbatt_mot,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step13、发动机+发电机+电机共同驱动需求功率p=peng+pbatt;

step14、判断p是否小于ppara+mot,如果是进入step15,如果否进入step16;

step15、将p赋给ppara+mot,即ppara+mot=p;

step16、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step17,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step5;

step17、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step18,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step18、得到发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值peng+mot。

所述发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机直驱发电+电机驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率值为peng_gen+mot,peng_gen+mot应大于等于发动机直驱发电+电机驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机输出功率peng_out=peng_trac,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,满足驱动需求的发动机最小功率peng_min=peng_out/ηeng,发动机功率peng=peng_min;

step5、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_gen/ngen,根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step7、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step8,如果否,则进入step14;

step8、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step9、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输出功率pbatt_out=pmot_in-pgen_out,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step11、发动机直驱发电+电机驱动需求功率p=peng+pbatt;

step12、判断p是否小于peng_gen+mot,如果是进入step13,如果否进入step15;

step13、将p赋给peng_gen,即peng_gen+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,然后返回step5;

step15、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step16,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step16、得到发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值peng_gen+mot。

所述发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机直驱充电+电机驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率值为peng_cha+mot,peng_cha+mot应大于等于发动机直驱充电+电机驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最大输出功率pengmax_out,发动机输出功率peng_out=pengmax_out,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng;

step5、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_gen/ngen,根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机转速ngen=neng×igen,发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step7、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step8,如果否,则进入step15;

step8、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step9、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输入功率pbatt_in=pgen_out-pmot_in,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step11、发动机直驱充电+电机驱动需求功率p=peng-pbatt;

step12、判断p是否小于peng_cha+mot,如果是进入step13,如果否进入step14;

step13、将p赋给peng_cha+mot,即peng_cha+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,下调发动机功率,peng=peng-δpeng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,然后返回step5;

step15、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step17,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step16、得到发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值peng_cha+mot。

所述工作模式选择的方法在在得到最佳工作模式后,计算得到最小输入功率值的过程中得到的如发动机转速neng、发动机功率peng、电池功率pbatt、发电机转矩tgen和电机转矩tmot等过程变量均予以保留并发送到相应的部件控制器。

由于以上工作模式选择和功率分配的方法均为电池工作温度在理想范围得到的结果,电池温度升高后,会导致电池的输入功率和输出功率下降,因此,需要对功率分配作出调整,必要时还应切换工作模式,以满足驾驶员的功率需求。

所述电机单独驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持电机单独驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入串联驱动模式;

步骤二、进入串联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统最小输出功率pgenmin_out=pmot_in-pbatt_out;

step3、发动机最优工作曲线上最小发动机功率pengmin,设定发动机功率peng=pengmin;

step4、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step5、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step7、判断发电机系统输出功率pgen_out是否大于发电机系统最小输出功率pgenmin_out,如是则进入step8,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,peng=peng+δpeng,然后返回step4;

step8、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

所述串联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入串联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统最小输出功率pgenmin_out=pmot_in-pbatt_out;

step3、发动机最优工作曲线上最小发动机功率pengmin,最大发动机功率pengmax,设定发动机功率peng=pengmin;

step4、判断发动机功率peng是否小于最大发动机功率pengmax,如是则进入step4a1,如否则进入step4b1;

step4a1、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4a2、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4a3、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step4a4、判断发电机系统输出功率pgen_out是否大于发电机系统最小输出功率pgenmin_out,如是则进入step4a5,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng+δpeng,然后返回step4;

step4a5、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

step4b1、发动机功率peng=pengmax,发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4b2、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4b3、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step4b4、电机系统输入功率pmot_in=pgen_out+pbatt_out,电机转速nmot,电机转矩tmot=9550×pmot_in/nmot。

所述串联充电模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入串联充电模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统最大输出功率pgenmax_out=pmot_in+pbatt_in;

step3、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、判断发电机系统输出功率pgen_out是否小于发电机系统最大输出功率pgenmax_out,如是则进入step7,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step3;

step7、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

所述发动机直驱充电模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱充电模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统输出功率pgen_out=pbatt_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=pgen_in×9550/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtran_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,发动机转速neng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng。

所述发动机+发电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机+发电机并联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机+发电机并联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统输入功率pgen_in=pbatt_out,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机转矩tgen=pgen_out×9550/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=pgen_out×ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac-pgen_trans,发动机转速neng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step5、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

所述发动机直驱发电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机直驱发电+电机驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱发电+电机驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、电机系统输入功率pmot_in;

step3、发电机系统输出功率pgen_out=pmot_in-pbatt_out,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen;

step4、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则保持发动机直驱发电+电机驱动模式不变,按新分配方案进行功率分配,如否则进入step7;

step7、发动机功率peng=pengmax,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机输出驱动发电机转矩teng_gen=9550×pgen_gen/neng;

step8、根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step9、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step10、电机系统输入功率pmot_in=pgen_out+pbatt_out,电机转矩tmot=9550×pmot_in/nmot。

所述发动机直驱充电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机直驱充电+电机驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱充电+电机驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统输出功率pgen_out=pbatt_in+pmot_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng。

所述发电机+电机共同驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发电机+电机共同驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

步骤三、电机系统输入功率pmot_in,判断电池输出功率pbatt_out是否大于电机系统输入功率pmot_in,即在电池功率下降的情况下,是否还需要发电机参与驱动来满足驾驶员需求,如是则进入发动机+发电机+电机共同驱动模式,功率分配调整方法见步骤四,如果否则进入发动机+电机并联驱动模式,功率分配调整方法见步骤五;

步骤四、进入发动机+发电机+电机共同驱动模式功率分配调整方法:

step1、发电机系统输入功率pgen_in=pbatt_out-pmot_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机转矩tgen=pgen_in×9550/ngen;

step2、离合器前端需求功率ptrac,发动机输出功率peng_out=ptrac-pgen_out,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step3、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

步骤五、进入发动机+电机并联驱动模式功率分配调整方法:

step1、电机系统输入功率pmot_in=pbatt_out,电机转速nmot,根据nmot和pmot_in查得电机系统效率ηmot,电机系统输出功率pmot_out=pmot_in×ηmot,电机系统输出转矩tmot_out=pmot_out×9550/nmot;

step2、根据nmot和tmot_out查得电机输出端传动系效率ηmot_trans;

step3、后轴驱动功率praxle=pmot_out×ηmot_trans,前轴驱动功率pfaxle=preq-praxle,前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel;

step4、根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、发动机输出功率peng_out=pfaxle/ηtrans_eng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

所述发动机+电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机+电机并联驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机+电机并联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、电机系统输入功率pmot_in,电机转速nmot,根据nmot和pmot_in查得电机系统效率ηmot,电机系统输出功率pmot_out=pmot_in×ηmot;

step3、根据nmot和tmot_out查得电机输出端传动系效率ηmot_trans;

step4、后轴驱动功率praxle=pmot_out×ηmot_trans,前轴驱动功率pfaxle=preq-praxle,前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、发动机输出功率peng_out=pfaxle/ηtrans_eng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

附图说明

图1为一种插电式串并联四驱混合动力系统示意图;图中1为前轴减速差速器,2为发动机输出端传动系,3为第一减速器,也是发电机输出端传动系,4为电机输出端传动系,5为第三减速器,6为后轴减速差速器,7为第二减速器,8为离合器;其中连接关系示意如下:

电气连接机械连接

图2为综合考虑驾驶员需求,路面附着条件和整车状态后选择动力系统最佳工作模式的方法流程图;

图3为电机单独驱动模式理论功率值计算流程图;

图4为串联驱动模式理论功率值计算流程图;

图5为串联充电模式理论功率值计算流程图;

图6为发动机直驱充电模式理论功率值计算流程图;

图7为发动机单独驱动模式理论功率值计算流程图;

图8为发动机+发电机并联驱动模式理论功率值计算流程图;

图9为发电机+电机共同驱动模式理论功率值计算流程图;

图10为发动机+电机并联驱动模式理论功率值计算流程图;

图11为发动机直驱发电+电机驱动模式理论功率值计算流程图;

图12为发动机直驱充电+电机驱动模式理论功率值计算流程图;

图13为发动机+发电机+电机共同驱动模式理论功率值计算流程图;

图14为电机单独驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图15为串联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图16为串联充电模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图17为发动机直驱充电模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图18为发动机+发电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图19为发动机直驱发电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图20为发动机直驱充电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图

图21为发电机+电机共同驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图;

图22为发动机+电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整流程图。

具体实施方式

具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,

一种插电式串并联四驱混合动力系统,包括前轴动力系统和后轴动力系统。

所述前轴动力系统包括:发动机,发动机输出端与离合器输入端相连,发电机,发电机输出端与发动机输出端通过第一减速器相连,离合器输出端与第二减速器输入端相连,第二减速器输出端与前轴减速差速器输入端相连,所述前轴减速差速器通过前轴驱动半轴连接前轮;

所述后轴动力系统包括:动力电池,电机,电机输出端与第三减速器输入端相连,第三减速器输入端与后轴减速差速器输入端相连,所述后轴减速差速器通过后轴驱动半轴连接后轮;所述发电机和电机分别连接用于供电的动力电池。

具体实施方式二:结合图2说明本实施方式,

选择工作模式的具体方法为:

步骤一、根据纵向力需求计算纵向载荷偏移δfzx=h×fxreq/l,根据侧向力需求计算侧向载荷偏移δfzy=h×fyreq/b,h为车辆质心高度,l为轴距,b为轮距。由车辆静止时每个车轮的载荷分布加或减载荷偏移,得到对应驱动力需求下的车轮载荷分布,车辆静止时前轴载荷fzf=m×g×lb/l,车辆静止时后轴载荷fzr=m×g×la/l,左前轮载荷fzfl=0.5×(fzf-δfzx+δfzy),右前轮载荷fzfr=0.5×(fzf-δfzx-δfzy),左后轮载荷fzrl=0.5×(fzf+δfzx+δfzy),右后轮载荷fzrr=0.5×(fzf+δfzx-δfzy);

步骤二、路面允许每个车轮产生的最大驱动力为:左前轮最大驱动力fflmax=μ×fzfl,右前轮最大驱动力ffrmax=μ×fzfr,左后轮最大驱动力frlmax=μ×fzrl,右后轮最大驱动力frrmax=μ×fzrr,μ为路面附着系数。路面允许前轴产生的最大驱动力ffmax=2×min(fflmax,ffrmax),允许后轴产生的最大驱动力frmax=2×min(frlmax,frrmax);

步骤三、当前转速下部件的所能发出的最大驱动力为:发动机最大驱动力fengmax,发电机最大驱动力fgenmax,后轴电机最大驱动力fmotmax。因此当前转速下前轴最大驱动力ffmax=min(ffmax,fengmax+fgenmax),后轴最大驱动力frmax=min(frmax,fmotmax);

步骤四、判断电池当前soc是否大于电池放电下限soclow,如果否,则计算电池不放电工作模式的理论功率值:包含:发动机单独驱动模式或发动机直驱充电模式。如果是,则进入步骤五;判断soc是否大于电池充电上限sochigh,如果是,则排除所有充电工作模式,只计算其他模式的理论功率值,包含:电机单独驱动模式,串联驱动模式,发动机单独驱动模式,发动机+发电机并联驱动模式,发电机+电机共同驱动模式,发动机+发电机+电机共同驱动模式,发动机直驱发电+电机驱动模式。如果电池soc小于电池充电上限sochigh,则计算所有工作模式的理论功率值。

步骤五、进一步判断路面附着条件能否满足整车驱动力需求,如整车驱动力需求freq大于前轴最大驱动力ffmax,则不计算前驱模式的理论功率值,如整车驱动力需求freq大于后轴最大驱动力frmax,则不计算后驱模式的理论功率值,如整车驱动力需求freq既大于前轴最大驱动力又大于后轴最大驱动力,则只计算四驱模式的理论功率值。

步骤六、在经过步骤四和步骤五筛选后的模式中选择理论功率值最小的模式作为驱动模式。

理论功率值为考虑传动系效率和部件系统效率后,将需求功率preq折算到电池和发动机后的功率值代数和。

理论功率值计算过程中使用到的效率值,均由在传动系和部件系统的效率map中查表得来。

具体实施方式三:结合图3说明本实施方式,

所述电机单独驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,imot为电机输出端至车轮的传动比,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、电池输出功率pbatt_out=pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

步骤五、电机单独驱动理论功率pmot=pbatt。

具体实施方式四:结合图4说明本实施方式,

所述串联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、由于串联驱动模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索串联驱动模式的理论功率最小值。发动机最优工作曲线是将每个转速下发动机工作效率最高的点相连获得的曲线。搜索串联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定串联驱动模式的理论功率值为pseri,pseri应大于等于串联驱动模式理论功率的最大值,发动机最优工作曲线上发动机功率的最小值为pengmin,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng,;

step3、判断peng_out是否小于等于电机系统输入功率pmot_in,如果是进入step4,如果否进入step9;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen,发电机输入端传动系指的是从发动机曲轴到发电机转子的机械连接;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、电池输出功率pbatt_out=pmot_in-pgen_out,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step7、串联驱动需求功率p=pbatt+peng;

step8、判断p是否小于串联驱动模式的理论功率值pseri,如果是进入step9,如果否进入step10;

step9、将p赋给pseri,即pseri=p;

step10、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step11,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step11、得到串联驱动模式的理论功率最小值pseri。

具体实施方式五:结合图5说明本实施方式,

所述串联充电模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

步骤三、电机系统输出功率pmot_out=preq/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

步骤四、由于串联充电模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索串联充电模式的理论功率最小值。搜索串联充电模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定串联充电模式的理论功率值为pseri_cha,pseri_cha应大于等于串联充电模式理论功率的最大值,发动机最优工作曲线上发动机功率的最大值为pengmax,设定发动机功率peng=pengmax;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng,;

step3、判断peng_out是否大于等于电机系统输入功率pmot_in,如果是进入step4,如果否进入step9;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、电池输入功率pbatt_in=pgen_out-pmot_in,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step7、串联充电需求功率p=peng-pbatt;

step8、判断p是否小于串联驱动模式的理论功率值pseri_cha,如果是进入step9,如果否进入step10;

step9、将p赋给pseri_cha,即pseri_cha=p;

step10、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step10,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step2;

step11、得到串联充电模式的理论功率最小值pseri_cha。

具体实施方式六:结合图6说明本实施方式,

所述发动机直驱充电模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,根据neng和peng_trac查得发动机效率ηeng_trac,满足驱动需求的发动机最小功率peng_min=peng_trac/ηeng_trac;

步骤四、由于发动机直驱充电模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要遍历发动机最优工作曲线,搜索发动机直驱充电模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱充电模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱充电模式的理论功率值为peng_cha,peng_cha应大于等于发动机直驱充电模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、对应发动机功率peng的发动机转速为neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step3、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_out/neng,根据neng和peng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step5、电池输入功率pbatt_in=pgen_out,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step6、发动机直驱充电需求功率p=peng-pbatt;

step7、判断p是否小于发动机直驱充电模式的理论功率值peng_cha,如果是进入step8,如果否进入step9;

step8、将p赋给peng_cha,即peng_cha=p;

step9、判断是否已遍历发动机最优工作曲线,如果是进入step10,如果否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step2;

step10、得到发动机直驱充电模式的理论功率最小值peng_cha。

具体实施方式七:结合图7说明本实施方式,

所述发动机单独驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出功率peng_out=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,ieng为发动机输出端至车轮的传动比,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机单独驱动模式的理论功率peng=peng_out/ηeng。

具体实施方式八:结合图8说明本实施方式,

所述发动机+发电机并联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel,需求扭矩treq=9550×preq/nwheel;

步骤二、根据nwheel和treq查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

步骤三、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=preq/ηtrans_eng,发动机转速neng=nwheel×ieng,当前转速对应发动机最优工作曲线上的发动机功率peng_min;

步骤四、由于发动机+发电机并联驱动模式在满足需求功率的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机转速一定的条件下,不断调整发动机功率,搜索发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+发电机并联驱动模式的理论功率值为peng_para,peng_para应大于等于发动机直驱充电模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=pengmin;

step2、根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step3、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=peng_trac-peng_out,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_trans/ngen,根据ngen和tgen查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出功率pgen_out=pgen_trans/ηtrans_gen,发电机系统当前转速下所能输出的最大功率pgenmax;

step5、判断pgen_out是否小于pgenmax,如果是进入step6,如果否,则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,进入step2;

step6、根据发电机转速ngen和发电机系统输出功率pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen;

step7、电池输出功率pbatt_out=pgen_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step8、发动机+发电机并联驱动需求功率p=peng+pbatt;

step9、判断p是否小于发动机+发电机并联驱动模式的理论功率值peng_para,如果是进入step10,如果否进入step11;

step10、将p赋给peng_para,即peng_para=p;

step11、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step12,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step12、得到发动机+发电机并联驱动模式的理论功率最小值peng_para。

具体实施方式九:结合图9说明本实施方式,

所述发电机+电机共同驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、发电机转速ngen=nwheel×ieng×igen,ieng为发动机输出端至车轮的传动比,igen为发动机和发电机之间齿轮副的传动比;

步骤三、由于发电机+电机共同驱动模式在需求功率一定的条件下,发电机和电机功率可以有多种组合,使电池功率有多个值,因此需要在发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发电机和电机功率,搜索发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值。搜索发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发电机+电机共同驱动模式的理论功率值为pgen+mot,pgen+mot应大于等于发电机+电机共同驱动模式理论功率的最大值,设定发电机系统输入功率pgen_in=pgenmin_in;

step2、根据发电机转速ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机输出转矩tgen_out=9550×pgen_out/ngen;

step3、根据ngen和tgen_out查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=pgen_out×ηtrans_gen,发动机输出轴转速neng=ngen/igen,发电机系统输出到离合器的转矩tgen_trans=tgen_out×ηtrans_gen,根据neng和tgen_trans查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、前轴驱动功率pfaxle=pgen_trans×ηtrans_eng,后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel;

step6、根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step7、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot,电机系统当前转速下最大功率pmotmax;

step8、判断pmot_in是否小于pmotmax,如果是进入step9,如果否,则发电机转速ngen不变,上调发电机功率,pgen_in=pgen_in+δpgen,然后返回step2;

step9、电池输出功率pbatt_out=pgen_in+pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step10、发电机+电机共同驱动需求功率p=pbatt;

step11、判断p是否小于发电机+电机共同驱动模式的理论功率值pgen+mot,如果是进入step12,如果否进入step13;

step12、将p赋给peng_para,即pgen+mot=p;

step13、判断是否已遍历该转速下的发电机工作点,如果是进入step14,如果否则ngen不变,上调发电机功率,pgen_in=pgen_in+δpgen,然后返回step2;

step14、得到发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值pgen+mot。

具体实施方式十:结合图10说明本实施方式,

所述发动机+电机并联驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最小功率peng_min;

步骤三、由于发动机+电机并联驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+电机并联驱动模式的理论功率值为peng+mot,peng+mot应大于等于发动机+电机并联驱动模式理论功率的最大值,设定发动机功率peng=peng_min;

step2、根据发动机转速neng和peng查得发动机系统效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step3、根据neng和teng_out查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step4、前轴驱动功率pfaxle=peng_out×ηtrans_eng,后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel;

step6、根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step7、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,电机当前转速下所能输出的最大功率pmotmax;

step8、判断pmot_out是否小于pmotmax,如果是进入step9,如果否,则发电机转速neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step9、根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输出功率pbatt_out=pmot_in,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step11、发动机+电机并联驱动需求功率p=peng+pbatt;

step12、判断p是否小于peng+mot,如果是进入step13,如果否进入step14;

step13、将p赋给peng+mot,即peng+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step2;

step15、得到发动机+电机并联驱动模式的理论功率最小值peng+mot。

具体实施方式十一:结合图11说明本实施方式,

所述发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机直驱发电+电机驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率值为peng_gen+mot,peng_gen+mot应大于等于发动机直驱发电+电机驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机输出功率peng_out=peng_trac,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,满足驱动需求的发动机最小功率peng_min=peng_out/ηeng,发动机功率peng=peng_min;

step5、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_gen/ngen,根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step7、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step8,如果否,则进入step14;

step8、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step9、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输出功率pbatt_out=pmot_in-pgen_out,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step11、发动机直驱发电+电机驱动需求功率p=peng+pbatt;

step12、判断p是否小于peng_gen+mot,如果是进入step13,如果否进入step15;

step13、将p赋给peng_gen,即peng_gen+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,然后返回step5;

step15、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step16,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step16、得到发动机直驱发电+电机驱动模式的理论功率最小值peng_gen+mot。

具体实施方式十二:结合图12说明本实施方式,

所述发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机直驱充电+电机驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率值为peng_cha+mot,peng_cha+mot应大于等于发动机直驱充电+电机驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、发动机输出端驱动需求功率peng_trac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最大输出功率pengmax_out,发动机输出功率peng_out=pengmax_out,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng;

step5、发动机驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机驱动发电机转矩teng_gen=9550×peng_gen/ngen,根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机转速ngen=neng×igen,发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step7、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step8,如果否,则进入step15;

step8、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step9、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot;

step10、电池输入功率pbatt_in=pgen_out-pmot_in,根据电池soc和pbatt_in查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_in×ηbatt;

step11、发动机直驱充电+电机驱动需求功率p=peng-pbatt;

step12、判断p是否小于peng_cha+mot,如果是进入step13,如果否进入step14;

step13、将p赋给peng_cha+mot,即peng_cha+mot=p;

step14、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step15,如果否则neng不变,下调发动机功率,peng=peng-δpeng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,然后返回step5;

step15、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step17,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step16、得到发动机直驱充电+电机驱动模式的理论功率最小值peng_cha+mot。

具体实施方式十三:结合图13说明本实施方式,

所述发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率计算方法包括以下步骤:

步骤一、车速v换算成轮速nwheel;

步骤二、后轴最大驱动功率praxlemax=frmax×v,前轴最小驱动功率pfaxlemin=preq-praxlemax;

步骤三、由于发动机+发电机+电机共同驱动模式在需求功率一定的条件下,发动机和电池功率值可以有多种组合,因此需要在发动机、发电机和电机转速一定的条件下,不断调整发动机和电池功率,搜索发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值。搜索发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值的过程包括以下步骤:

step1、设定发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率值为ppara+mot,ppara+mot应大于等于发动机+发电机+电机共同驱动模式理论功率的最大值,设定前轴驱动功率pfaxle=pfaxlemin;

step2、前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step3、离合器前端需求功率ptrac=pfaxle/ηtrans_eng;

step4、发动机转速neng=nwheel×ieng,发动机当前转速下最小功率peng_min,设定发动机功率peng=peng_min;

step5、根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng;

step6、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=peng_trac-peng_out,发电机转速ngen=neng×igen,发电机系统输出到离合器的转矩tgen_trans=9550×peng_trans/ngen,根据neng和tgen_trans查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step7、发电机系统输出功率pgen_out=pgen_trans/ηtrans_gen,发电机系统当前转速下最大输出功率pgenmax_out;

step8、判断pgen_out是否小于pgenmax_out,如果是进入step9,如果否,则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step5;

step9、根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,电池输出给发电机系统的功率pbatt_gen=pgen_in;

step10、后轴驱动功率praxle=preq-pfaxle,后轴驱动转矩traxle=9550×praxle/nwheel,根据nwheel和traxle查得电机输出端传动系效率ηtrans_mot;

step11、电机系统输出功率pmot_out=praxle/ηtrans_mot,电机转速nmot=nwheel×imot,根据nmot和pmot_out查得电机系统效率ηmot,电机系统输入功率pmot_in=pmot_out/ηmot,电池输出给电机系统的功率pbatt_mot=pmot_in;

step12、电池输出功率pbatt_out=pbatt_gen+pbatt_mot,根据电池soc和pbatt_out查得电池效率ηbatt,电池功率pbatt=pbatt_out/ηbatt;

step13、发动机+发电机+电机共同驱动需求功率p=peng+pbatt;

step14、判断p是否小于ppara+mot,如果是进入step15,如果否进入step16;

step15、将p赋给ppara+mot,即ppara+mot=p;

step16、判断是否已遍历该转速下的发动机工作点,如果是进入step17,如果否则neng不变,上调发动机功率,peng=peng+δpeng,然后返回step5;

step17、判断是否已遍历前轴工作点,如果是进入step18,如果否则上调前轴驱动功率,pfaxle=pfaxle+δpfaxle,然后返回step2;

step18、得到发动机+发电机+电机共同驱动模式的理论功率最小值peng+mot。

所述工作模式选择的方法在在得到最佳工作模式后,计算得到最小输入功率值的过程中得到的如发动机转速neng、发动机功率peng、电池功率pbatt、发电机转矩tgen和电机转矩tmot等过程变量均予以保留并发送到相应的部件控制器。

由于以上工作模式选择和功率分配的方法均为电池工作温度在理想范围得到的结果,电池温度升高后,会导致电池的输入功率和输出功率下降,因此,需要对功率分配作出调整,必要时还应切换工作模式,以满足驾驶员的功率需求。

具体实施方式十四:结合图14说明本实施方式,

所述电机单独驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持电机单独驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入串联驱动模式;

步骤二、进入串联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统最小输出功率pgenmin_out=pmot_in-pbatt_out;

step3、发动机最优工作曲线上最小发动机功率pengmin,设定发动机功率peng=pengmin;

step4、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step5、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step6、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step7、判断发电机系统输出功率pgen_out是否大于发电机系统最小输出功率pgenmin_out,如是则进入step8,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,peng=peng+δpeng,然后返回step4;

step8、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

具体实施方式十五:结合图15说明本实施方式,

所述串联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入串联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统最小输出功率pgenmin_out=pmot_in-pbatt_out;

step3、发动机最优工作曲线上最小发动机功率pengmin,最大发动机功率pengmax,设定发动机功率peng=pengmin;

step4、判断发动机功率peng是否小于最大发动机功率pengmax,如是则进入step4a1,如否则进入step4b1;

step4a1、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4a2、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4a3、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step4a4、判断发电机系统输出功率pgen_out是否大于发电机系统最小输出功率pgenmin_out,如是则进入step4a5,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng+δpeng,然后返回step4;

step4a5、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

step4b1、发动机功率peng=pengmax,发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4b2、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4b3、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step4b4、电机系统输入功率pmot_in=pgen_out+pbatt_out,电机转速nmot,电机转矩tmot=9550×pmot_in/nmot。

具体实施方式十六:结合图16说明本实施方式,

所述串联充电模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入串联充电模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统最大输出功率pgenmax_out=pmot_in+pbatt_in;

step3、发动机转速neng,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出转矩teng_out=9550×peng_out/neng;

step4、根据neng和teng_out查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发电机系统输入功率pgen_in=peng_out×ηtrans_gen,发电机转速ngen=neng×igen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step6、判断发电机系统输出功率pgen_out是否小于发电机系统最大输出功率pgenmax_out,如是则进入step7,如否则沿发动机最优工作曲线调整发动机工作点,发动机功率peng=peng-δpeng,然后返回step3;

step7、得到发动机转速neng,发动机功率peng,发电机转矩tgen,电机转矩tmot。

具体实施方式十七:结合图17说明本实施方式,

所述发动机直驱充电模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持串联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱充电模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统输出功率pgen_out=pbatt_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=pgen_in×9550/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtran_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,发动机转速neng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng。

具体实施方式十八:结合图18说明本实施方式,

所述发动机+发电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机+发电机并联充电模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机+发电机并联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、发电机系统输入功率pgen_in=pbatt_out,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机转矩tgen=pgen_out×9550/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输出端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发电机系统输出到离合器的功率pgen_trans=pgen_out×ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac-pgen_trans,发动机转速neng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step5、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

具体实施方式十九:结合图19说明本实施方式,

所述发动机直驱发电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机直驱发电+电机驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱发电+电机驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、电机系统输入功率pmot_in;

step3、发电机系统输出功率pgen_out=pmot_in-pbatt_out,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen;

step4、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step5、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则保持发动机直驱发电+电机驱动模式不变,按新分配方案进行功率分配,如否则进入step7;

step7、发动机功率peng=pengmax,根据neng和peng查得发动机效率ηeng,发动机输出功率peng_out=peng×ηeng,发动机输出驱动发电机功率peng_gen=peng_out-peng_trac,发动机输出驱动发电机转矩teng_gen=9550×pgen_gen/neng;

step8、根据neng和teng_gen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step9、发电机系统输入功率pgen_in=peng_gen×ηtrans_gen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen;

step10、电机系统输入功率pmot_in=pgen_out+pbatt_out,电机转矩tmot=9550×pmot_in/nmot。

具体实施方式二十:结合图20说明本实施方式,

所述发动机直驱充电+电机驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机直驱充电+电机驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机直驱充电+电机驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输入功率pbatt_in=pbatt/ηbatt;

step2、发电机系统输出功率pgen_out=pbatt_in+pmot_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_out查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输入功率pgen_in=pgen_out/ηgen,发电机转矩tgen=9550×pgen_in/ngen;

step3、根据ngen和tgen查得发电机输入端传动系效率ηtrans_gen;

step4、发动机输出驱动发电机功率peng_gen=pgen_in/ηtrans_gen,发动机输出端驱动需求功率peng_trac,发动机输出功率peng_out=peng_trac+peng_gen,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng。

具体实施方式二十一:结合图21说明本实施方式,

所述发电机+电机共同驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发电机+电机共同驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

步骤三、电机系统输入功率pmot_in,判断电池输出功率pbatt_out是否大于电机系统输入功率pmot_in,即在电池功率下降的情况下,是否还需要发电机参与驱动来满足驾驶员需求,如是则进入发动机+发电机+电机共同驱动模式,功率分配调整方法见步骤四,如果否则进入发动机+电机并联驱动模式,功率分配调整方法见步骤五;

步骤四、进入发动机+发电机+电机共同驱动模式功率分配调整方法:

step1、发电机系统输入功率pgen_in=pbatt_out-pmot_in,发电机转速ngen,根据ngen和pgen_in查得发电机系统效率ηgen,发电机系统输出功率pgen_out=pgen_in×ηgen,发电机转矩tgen=pgen_in×9550/ngen;

step2、离合器前端需求功率ptrac,发动机输出功率peng_out=ptrac-pgen_out,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step3、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

步骤五、进入发动机+电机并联驱动模式功率分配调整方法:

step1、电机系统输入功率pmot_in=pbatt_out,电机转速nmot,根据nmot和pmot_in查得电机系统效率ηmot,电机系统输出功率pmot_out=pmot_in×ηmot,电机系统输出转矩tmot_out=pmot_out×9550/nmot;

step2、根据nmot和tmot_out查得电机输出端传动系效率ηmot_trans;

step3、后轴驱动功率praxle=pmot_out×ηmot_trans,前轴驱动功率pfaxle=preq-praxle,前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel;

step4、根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、发动机输出功率peng_out=pfaxle/ηtrans_eng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

具体实施方式二十二:结合图22说明本实施方式,

所述发动机+电机并联驱动模式在电池温度升高后的功率分配调整方法:

步骤一、电池当前温度最大功率pbattmax,判断电池需求功率是否小于pbattmax,如是则保持发动机+电机并联驱动模式不变,按原分配方案进行功率分配,如否则进入步骤二;

步骤二、进入发动机+电机并联驱动模式:

step1、电池功率pbatt=pbattmax,根据电池soc和pbatt查得电池效率ηbatt,电池输出功率pbatt_out=pbatt×ηbatt;

step2、电机系统输入功率pmot_in,电机转速nmot,根据nmot和pmot_in查得电机系统效率ηmot,电机系统输出功率pmot_out=pmot_in×ηmot;

step3、根据nmot和tmot_out查得电机输出端传动系效率ηmot_trans;

step4、后轴驱动功率praxle=pmot_out×ηmot_trans,前轴驱动功率pfaxle=preq-praxle,前轴驱动转矩tfaxle=9550×pfaxle/nwheel,根据nwheel和tfaxle查得发动机输出端传动系效率ηtrans_eng;

step5、发动机输出功率peng_out=pfaxle/ηtrans_eng,根据neng和peng_out查得发动机效率ηeng,发动机功率peng=peng_out/ηeng,发动机当前转速下最大功率pengmax;

step6、判断发动机功率peng是否小于发动机当前转速下最大功率pengmax,如是则得到发动机功率peng,如否则发动机功率peng=pengmax。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1