一种混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法与流程

文档序号:17999523发布日期:2019-06-22 01:42阅读:333来源:国知局
一种混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法与流程
本发明涉及车辆发动机
技术领域
,特别是涉及一种混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法。
背景技术
:混联式混合动力系统具有较好的动力性和燃油经济性,综合了串联式混合动力车及并联式混合动力车的优点,得到了更快的发展和普及,特别是在大客车领域的应用更为广泛。目前国内的大部分混联式结构采用的是单轴或多轴混联式系统,即发动机与isg电机相连,然后通过离合器装置与驱动电机和能量源连接。在发动机的启动中,不同于传统的启动方法,采用的是isg电机转矩控制,带动发动机的启动过程。在混合动力车辆的工作过程中,特别是混联车辆的工作中,为了保证燃油经济性,发动机会根据能量管理策略频繁的启停,该过程中会造成一定程度的能量浪费。同样,在串联工作的区域,由于存在从燃油到发电的过程,其工作效率和发电工作点的设置都会大大地影响全过程燃油经济性,因此如何衡量一个串联发电工作点的好坏也成为了一个重要的问题。目前对于上述两个问题,大部分解决方法都是通过工况循环以及实际路试的比较方法进行确定,这种方法不仅不够准确,而且比较消耗时间和精力。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。为实现上述目的,本发明提供一种混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法,所述混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法包括:步骤1,采集发动机转速参数和电机转矩参数;步骤2,在所述发动机转速参数不变的情形下,通过改变所述电机转矩参数的大小,计算各所述电机转矩参数和不变的所述发动机转速参数对应的发动机油耗量和isg电机耗电量;步骤3,在所述电机转矩参数不变的情形下,通过改变所述发动机转速参数的大小,计算各所述发动机转速参数和不变的所述电机转矩参数对应的各发动机油耗量和isg电机耗电量;步骤4,根据所述步骤2得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得横向比较数据;步骤5,根据所述步骤3得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得纵向比较数据;步骤6,依据所述步骤4得到的所述横向比较数据和所述步骤5得到的所述纵向比较数据,确定发动机启动最优工作点和发动机串联工作模式下最优充电工作点。进一步地,所述步骤1中,所述发动机转速参数包括卸载转速,所述电机转矩参数包括电机启动转矩;步骤2中,所述发动机转速参数还包括所述卸载转速,所述电机转矩参数还包括所述电机启动转矩;所述步骤4具体包括:步骤41,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述电机启动转矩和不变的所述卸载转速对应的各电机转矩启动权值;步骤42,将所述步骤41计算得到的各所述电机转矩启动权值中的最小值对应的电机启动转矩作为最优电机启动转矩,该最优电机启动转矩为所述横向比较数据;所述步骤5具体包括:步骤51,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述卸载转速和不变的所述电机启动转矩对应的各卸载转速启动权值;步骤52,将所述步骤51计算得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值对应的卸载转速作为最优卸载转速,该最优卸载转速为所述纵向比较数据。进一步地,所述步骤41中的“计算各所述电机启动转矩和不变的所述卸载转速对应的各电机转矩启动权值”和/或所述步骤51中的“计算各所述卸载转速和不变的所述电机启动转矩对应的各卸载转速启动权值”的计算公式为如下式(1):h=(αfc+βpc)(1+γt+τna)(1)式(1)中,α、β、γ和τ均为权重系数,fc为发动机启动油耗,pc为isg电机启动耗电量,t为发动机启动时间,na为超调转速。进一步地,所述步骤6具体包括:步骤61,在所述步骤42得到的所述电机转矩启动权值中的最小值cα和所述步骤52得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值lα满足下式(2)的情形下,利用式(1)计算所述步骤42得到的所述最优电机启动转矩a′和所述步骤52得到的所述最优卸载发动机转速b′相对应的启动权值m,则cα、lα和m中的最小值min(ca,la,m)对应的电机启动转矩和卸载转速为所述发动机启动最优工作点;|ca-la|≤δ(2)步骤62,在所述步骤42得到的所述电机转矩启动权值中的最小值cα和所述步骤52得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值lα满足下式(3)的情形下,则包括如下两种情形:第一种情形:若ca小于lα,则所述步骤42得到的所述最优电机启动转矩a′为所述发动机启动最优工作点中的电机启动转矩;再在所述最优电机启动转矩a′不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变卸载转速进行纵向搜索,得到的最优卸载转速作为所述发动机启动最优工作点中的卸载转速;第二种情形:若ca大于lα,则所述步骤52得到的所述最优卸载发动机转速b′所述发动机启动最优工作点中的卸载转速;再在所述最优卸载发动机转速b′不变的前提下,重复上述s13提供的过程,通过改变电机启动转矩值a的值,重复所述步骤5,通过改变电机启动转矩进行纵向搜索,得到的最优电机启动转矩作为所述发动机启动最优工作点中的电机启动转矩;|ca-la|>δ(3)式(2)和式(3)中的δ的数值由cα和lα确定。进一步地,式(2)和式(3)中的δ满足:δ=5%·min(ca,la),其中:min(ca,la)为cα和lα中的最小值。进一步地,所述步骤1中,所述发动机转速参数包括发电转速,所述电机转矩参数包括发电转矩;步骤2中,所述发动机转速参数还包括所述发电转速,所述电机转矩参数还包括所述发电转矩;所述步骤4具体包括:步骤41,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转速和不变的所述发电转矩对应的各油电比;步骤42,将所述步骤41计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转速作为最优发电转速,该最优发电转速为所述横向比较数据;所述步骤5具体包括:步骤51,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转矩和不变的所述发电转速对应的各油电比;步骤52,将所述步骤51计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转矩作为最优发电转矩,该最优发电转矩为所述纵向比较数据。7.如权利要求6所述的混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法,其特征在于,所述步骤41中的“计算各所述发电转速和不变的所述发电转矩对应的各油电比”和/或所述步骤51中的“计算各所述发电转矩和不变的所述发电转速对应的各油电比”的计算公式为如下式(5):式(5)中,fc为固定时间段t内发动机油耗,pc为固定时间段t内isg电机发电量。进一步地,所述步骤6具体包括:步骤61,在所述步骤42得到的第一最优油电比ηn和所述步骤52得到的第二最优油电比为ηt满足下式(6)的情形下,利用式(5)计算所述步骤42得到的所述最优发电转速ne′和所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′相对应的油电比η,则第一最优油电比ηn、第二最优油电比为ηt和η中的最小值min(ηn,ηt,η)对应的发电转矩和发电转速为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点;|ηn-ηt|≤δ(6)步骤62,在第一最优油电比ηn和第二最优油电比为ηt满足下式(7)的情形下,则包括如下两种情形:第一种情形:若ηn小于ηt,则所述步骤42得到的最优发电转速ne′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;再在所述最优发电转速ne′不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转矩进行纵向搜索,得到的最优发电转矩作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩;第二种情形:若ηn大于ηt,则所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩;再在所述最优发电转矩不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转速进行纵向搜索,得到的最优发电转速作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;|ηn-ηt|>δ(7)式(6)和式(7)中的δ的数值由ηn和ηt确定。进一步地,式(6)和式(7)中的δ满足:δ=5%·min(ηn,ηt),其中:min(ηn,ηt)为ηn和ηt中的最小值。进一步地,所述步骤1中,所述发动机转速参数还包括发电转速,所述电机转矩参数还包括发电转矩;步骤2中,所述发动机转速参数还包括所述发电转速,所述电机转矩参数还包括所述发电转矩;所述步骤4具体包括:步骤41,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转速和不变的所述发电转矩对应的各油电比;步骤42,将所述步骤41计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转速作为最优发电转速,该最优发电转速为所述横向比较数据;所述步骤5具体包括:步骤51,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转矩和不变的所述发电转速对应的各油电比;步骤52,将所述步骤51计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转矩作为最优发电转矩,该最优发电转矩为所述纵向比较数据;所述步骤6具体包括:步骤61,在所述步骤42得到的第一最优油电比ηn和所述步骤52得到的第二最优油电比为ηt满足下式(6)的情形下,利用式(5)计算所述步骤42得到的所述最优发电转速ne′和所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′相对应的油电比η,则第一最优油电比ηn、第二最优油电比为ηt和η中的最小值min(ηn,ηt,η)对应的发电转矩和发电转速为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点;|ηn-ηt|≤δ(6)步骤62,在第一最优油电比ηn和第二最优油电比为ηt满足下式(7)的情形下,则包括如下两种情形:第一种情形:若ηn小于ηt,则所述步骤42得到的最优发电转速ne′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;再在所述最优发电转速ne′不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转矩进行纵向搜索,得到的最优发电转矩作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩;第二种情形:若ηn大于ηt,则所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩;再在所述最优发电转矩不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转速进行纵向搜索,得到的最优发电转速作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;|ηn-ηt|>δ(7)式(6)和式(7)中的δ的数值由ηn和ηt确定。本发明规则简单,搜索范围全面,适用性广,可以适用于混联、串联式混合动力等能量管理策略的优化。附图说明图1是本发明提供的发动机启动过程的转速示意图。图2是发动机进入串联工作模式的转速示意图。图3是本发明的有关发动机启动工作点优化的方法图。图4是本发明的有关发动机串联工作点优化的方法图。图5a是启动中瞬时油耗随时间的变化情况,横坐标表示时间(单位是10-4s),纵坐标表示瞬时油耗(单位是l/h);图5b是启动中瞬时电耗随时间的变化情况,横坐标表示时间(单位是10-4s),纵坐标表示瞬时油耗(单位是w·s);图6a是串联工作模式中发电过程中的燃油消耗随时间的变化情况,横坐标表示时间(单位是10-4s),纵坐标表示瞬时油耗(单位是l/h);图6b是串联工作模式中发电过程中的电耗随时间的变化情况,横坐标表示时间(单位是10-4s),纵坐标表示瞬时油耗(单位是w·s)。具体实施方式在附图中,使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。在本发明的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。本实施例提供的混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法包括:步骤1,采集发动机转速参数和电机转矩参数;步骤2,在所述发动机转速参数不变的情形下,通过改变所述电机转矩参数的大小,计算各所述电机转矩参数和不变的所述发动机转速参数对应的发动机油耗量和isg电机耗电量;步骤3,在所述电机转矩参数不变的情形下,通过改变所述发动机转速参数的大小,计算各所述发动机转速参数和不变的所述电机转矩参数对应的各发动机油耗量和isg电机耗电量;步骤4,根据所述步骤2得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得横向比较数据;步骤5,根据所述步骤3得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得纵向比较数据;步骤6,依据所述步骤4得到的所述横向比较数据和所述步骤5得到的所述纵向比较数据,确定发动机启动最优工作点和发动机串联工作模式下最优充电工作点。本实施例提供的混联式混合动力车辆的发动机工作点优化方法适用于单轴或多轴混联式混合动力车辆(串联式混合动力亦适用),既可以用于测定发动机启动最优工作点,还可以用于测定串联工作模式最优充电工作点。下面针对不同工况分别说明具体的测定方法。首先说明发动机启动阶段的发动机启动最优工作点的测定方法(如图3所示),该方法包括:步骤1中,根据发动机的动力学参数,如摩擦电机转矩等及调试经验,初步计算出启动所需的电机启动转矩初值a(电机为转矩控制模式),施加电机转矩后,在发动机转速值达到转速初值b时,撤去该电机启动转矩,以获取整个启动过程中的发动机参数,该发动机参数包括发动机启动时间t、发动机启动油耗fc、isg电机启动耗电量pc和超调转速na。所述发动机参数的获取方法如下:如图1所示,关于发动机启动时间t的获取方式,其包括:发动机启动时间t为从发动机启动时刻t0至发动机转速稳定时刻t2之间的时间,发动机启动时间t的具体数值可通过发动机报文读取。其中:发动机转速稳定时刻t2指的是发动机转速基本稳定时刻t1之后,再经过连续若干个周期(比如:5个周期),并且,发动机转速在怠速值上下波动幅度(该波动幅度比如可以设置为3r/min,也可以设置为5r/min,该波动幅度的具体数值是根据发动机特性确定)稳定的时刻。关于发动机启动油耗fc的获取方式,其包括:根据发动机报文读取到的在发动机启动时间t内的瞬时油耗值,利用积分方法,计算瞬时油耗值在发动机启动时间t内的油耗值,即发动机启动油耗fc。关于isg电机启动耗电量pc的获取方式,其包括:根据isg电机报文读取的isg电机转矩(下文均简称为“电机转矩”)和发动机转速,求出发动机启动时间t内的电耗值,即isg电机启动耗电量pc。关于超调转速na的获取方式,其为最高转速点到怠速值的转速差。所述步骤1中,所述发动机转速参数包括卸载转速(全称为“卸载时发动机转速”),所述电机转矩参数包括电机启动转矩(全称为“isg电机的电机启动转矩”)。步骤2中,所述发动机转速参数还包括所述卸载转速,所述电机转矩参数还包括所述电机启动转矩。步骤2中,“在所述发动机转速参数不变的情形下,通过改变所述电机转矩参数的大小”具体是指通过改变电机启动转矩值。也就是说,在卸载转速值为b的基础上,仅改变电机启动转矩值。例如:在电机启动转矩初值a的基础之上,上下分别变化a,得到的电机启动转矩可以是a+a、a-a、a+2a、a-2a等。在每次变换参数的启动实验时需大致保证发动机的温度维持在一定值。步骤2中,“计算各所述电机转矩参数和不变的所述发动机转速参数对应的发动机油耗量和isg电机耗电量”具体是指在卸载转速值和电机启动转矩确定的情形下,利用公知方法计算得到对应的发动机油耗量和isg电机耗电量。例如:本实施例需要求取的量包括:电机启动转矩为a、卸载转速值为b对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,卸载转速值为b、电机启动转矩为a+a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,卸载转速值为b、电机启动转矩为a-a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,卸载转速值为b、电机启动转矩为a+2a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,卸载转速值为b、电机启动转矩为a-2a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量等。步骤4中,“根据所述步骤2得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得横向比较数据”具体包括:如图3所示,下面通过一个具体的实施例说明s13的具体实现方式,参见图3的左侧两列。步骤41,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述电机启动转矩和不变的所述卸载转速对应的各电机转矩启动权值。也就是说,根据改变得到的各电机启动转矩值,利用公式(1)计算各电机启动转矩值对应的电机转矩启动权值ci,i=1...n,n为大于5的自然数。以n为5为例:电机启动转矩初值a对应的初始电机转矩启动权值c1,第一电机启动转矩值a+a对应的第一电机转矩启动权值c2,第二电机启动转矩值a-a对应的第二电机转矩启动权值c3,第三电机启动转矩值a+2a对应的第三电机转矩启动权值c4,第四电机启动转矩值a-2a对应的第四电机转矩启动权值c5。h=(αfc+βpc)(1+γt+τna)(1)式(1)中,α、β、γ和τ均为权重系数。其中:α和β为主要因素,用于衡量启动过程的代价值,二者是根据消耗单位电量等效的油量值确定α和β之间的倍数关系,一般可取α为1,β约为3左右,需要根据发动机使用特性计算。γ和τ较小,均为次要因素,且都小于1。如果发动机启动时间t和超调转速na带来的影响较小,即γ和τ的值小于设定的阈值,可以忽略不计。步骤42,将所述步骤41计算得到的各所述电机转矩启动权值中的最小值对应的电机启动转矩作为最优电机启动转矩,该最优电机启动转矩为所述横向比较数据。“各电机转矩启动权值中的最小值”表示为cα=min(c1,c2,...,cn),此时的cα对应的电机启动转矩a′作为最优电机启动转矩,该最优电机启动转矩为所述横向比较数据。此时的卸载转速值依然为b。步骤3中,“在所述电机转矩参数不变的情形下,通过改变所述发动机转速参数的大小”具体是指:在电机启动转矩初值a的基础上,仅改变卸载发动机转速值。例如:在发动机转速初值b的基础之上,上下分别变化a,得到的卸载发动机转速可以是b+a、b-a、b+2a、b-2a等。在每次变换参数的启动实验时需大致保证发动机的温度维持在一定值。步骤3中,“计算各所述发动机转速参数和不变的所述电机转矩参数对应的各发动机油耗量和isg电机耗电量”具体是指在卸载转速值和电机启动转矩确定的情形下,利用公知方法计算得到对应的发动机油耗量和isg电机耗电量。例如:本实施例需要求取的量包括:电机启动转矩为a、卸载转速值为b对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,电机启动转矩为a、卸载转速值为b+a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,电机启动转矩为a、卸载转速值为b-a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,电机启动转矩为a、卸载转速值为b+2a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,电机启动转矩为a、卸载转速值为b-2a对应的发动机油耗量和isg电机耗电量等。所述步骤5中,“根据所述步骤3得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得纵向比较数据”具体包括:如图3所示,下面通过一个具体的实施例说明s13的具体实现方式,参见图3的右侧两列。步骤51,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述卸载转速和不变的所述电机启动转矩对应的各卸载转速启动权值。也就是说,根据改变得到的各卸载发动机转速值,利用公式(1)计算各卸载发动机转速值对应的卸载转速启动权值li,i=1...n,n为大于5的自然数。以n为5为例:卸载发动机转速初值b对应的初始卸载转速启动权值l1,第一卸载发动机转速值b+a对应的第一卸载转速启动权值l2,第二卸载发动机转速值b-a对应的第二卸载转速启动权值l3,第三卸载发动机转速值b+2a对应的第三卸载转速启动权值l4,第四卸载发动机转速值b-2a对应的第四卸载转速启动权值l5。步骤52,将所述步骤51计算得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值对应的卸载转速作为最优卸载转速,该最优卸载转速为所述纵向比较数据。“各卸载转速启动权值中的最小值”表示为lα=min(l1,l2,...,ln),此时的lα对应的卸载发动机转速b′作为纵向比较的最优卸载转速,该最优卸载转速为所述纵向比较数据,此时的电机启动转矩依然为a。所述步骤6具体包括:步骤61,在所述步骤42得到的所述电机转矩启动权值中的最小值cα和所述步骤52得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值lα满足下式(2)的情形下,即两个值接近,利用式(1)计算所述步骤42得到的所述最优电机启动转矩a′和所述步骤52得到的所述最优卸载发动机转速b′相对应的启动权值m,则cα、lα和m中的最小值min(ca,la,m)对应的电机启动转矩和卸载转速为所述发动机启动最优工作点;|ca-la|≤δ(2)式(2)中,δ=5%·min(ca,la),作为比较接近的标识,其中:min(ca,la)为cα和lα中的最小值。步骤62,在所述步骤42得到的所述电机转矩启动权值中的最小值cα和所述步骤52得到的各所述卸载转速启动权值中的最小值lα满足下式(3)的情形下,即两个值相距较远,则包括如下两种情形:第一种情形:若ca小于lα,则所述步骤42得到的所述最优电机启动转矩a′为所述发动机启动最优工作点中的电机启动转矩;再在所述最优电机启动转矩a′不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变卸载转速进行纵向搜索,得到的最优卸载转速作为所述发动机启动最优工作点中的卸载转速。第二种情形:若ca大于lα,则所述步骤52得到的所述最优卸载发动机转速b′所述发动机启动最优工作点中的卸载转速;再在所述最优卸载发动机转速b′不变的前提下,重复上述s13提供的过程,通过改变电机启动转矩值a的值,重复所述步骤5,通过改变电机启动转矩进行纵向搜索,得到的最优电机启动转矩作为所述发动机启动最优工作点中的电机启动转矩;|ca-la|>δ(3)式(2)中,δ=5%·min(ca,la),作为比较接近的标识,其中:min(ca,la)为cα和lα中的最小值。然后,说明发动机串联工作模式充电最优工作点的测定方法(如图4所示),该方法包括:根据车辆通行中的需求功率p,该车辆需求功率p包括动力学需求功率及车内附件功率),在发动机map特性图中选择一个燃油消耗率较低的经济区域,并找到一个满足如下式(4)的工作点:式(4)中,ne(r/min)为发动机发电转速(下文简称为“发电转速”),tg(n·m)为isg电机对应发电转矩(下文简称为“发电转矩”),pcharge(kw)为需存储于储能元件的发电功率,p(kw)为车辆需求功率。如图2所示,取发动机从启动进入稳定发电的工作过程中的一段固定时间t(如20s),根据发动机map特性图,效率较高的发动机发电转速的范围确定为ns到nl,与此相对应地,每一个发动机发电转速工作点对应的电机发电转矩对应的范围为tgs(n)到tgl(n)。采用与发动机启动工作点确定的方式,即分别通过纵向比较、横向比较的方法进行搜索,但是判断指标有所变化,通过在固定时间t内工作分别控制发电转速及发电转矩量不变,并改变另一个量,得到在固定时间t内,所耗费的燃油量为fc(l),所产生的电量为pc(kw·h),则提出油电比的概念表示为式(5),油电比为每发电1kw·h的电量所用燃油比η为:式(5)中,fc为固定时间段t内发动机油耗,pc为固定时间段t内isg电机发电量。燃油比比η越小,则油转化为电的效率越高,越经济。所述步骤1中,所述发动机转速参数包括发电转速(全称为“发动机发电转速”),所述电机转矩参数包括发电转矩(全称为“isg电机对应的发电转矩”)。步骤2中,所述发动机转速参数还包括所述发电转速,所述电机转矩参数还包括所述发电转矩。步骤2中,“在所述发动机转速参数不变的情形下,通过改变所述电机转矩参数的大小”具体是指在发电转矩值为tg不变的基础上,仅改变发电转速ne。例如:在发电转速初值ne的基础之上,上下分别变化n,得到的发电转速可以是ne+n、ne-n、ne+2n、ne-2n等。步骤2中,“计算各所述电机转矩参数和不变的所述发动机转速参数对应的发动机油耗量和isg电机耗电量”具体是指在发电转矩值和发电转速确定的情形下,利用公知方法计算得到对应的发动机油耗量和isg电机耗电量。例如:本实施例需要求取的量包括:发电转矩值为tg、发电转速ne对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转矩值为tg、发电转速ne+n对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转矩值为tg、发电转速ne-n对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转矩值为tg、发电转速ne+2n对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转矩值为tg、发电转速ne-2n对应的发动机油耗量和isg电机耗电量等。步骤4中,“根据所述步骤2得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得横向比较数据”具体包括:如图4所示,下面通过一个具体的实施例说明s13的具体实现方式,参见图4的左侧两列。步骤41,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转速和不变的所述发电转矩对应的各油电比。也就是说,根据改变得到的各发电转速值,利用公式(5)计算各发电转速值和不变的发电转矩对应的油比值ηni,i=1...n,n为大于5的自然数。以n为5为例:发电转速初值ne和发电转矩初值tg对应的初始油比值ηn1,第一发电转速值ne+n和发电转矩初值tg对应的第一油比值ηn2,第二发电转速值ne-n和发电转矩初值tg对应的第二油比值ηn3,第三发电转速值ne+2n和发电转矩初值tg对应的第三油比值ηn4,第四发电转速值ne-2n和发电转矩初值tg对应的第四油比值ηn5。步骤42,将所述步骤41计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转速作为最优发电转速,该最优发电转速为所述横向比较数据。“各油比值中的最小值”表示为ηn=min(ηn1,ηn2,...,),此时的第一油比值ηn对应的发电转速值ne′作为最优发电转速,该最优发电转速为所述横向比较数据。此时的发电转矩值依然为tg不变。步骤3中,“在所述电机转矩参数不变的情形下,通过改变所述发动机转速参数的大小”具体是指:在发电转速值为ne不变的基础上,仅改变发电转矩tg。例如:在发电转矩初值tg的基础之上,上下分别变化t,得到的电机启动发电转矩可以是tg+t、tg-t、tg+2t、tg-2t等。在每次变换参数的启动实验时需大致保证发动机的温度维持在一定值。步骤3中,“计算各所述发动机转速参数和不变的所述电机转矩参数对应的各发动机油耗量和isg电机耗电量”具体是指在发电转速值和发电转矩确定的情形下,利用公知方法计算得到对应的发动机油耗量和isg电机耗电量。例如:本实施例需要求取的量包括:发电转速ne、发电转矩值为tg对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转速ne、发电转矩值为tg+t对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转速ne、发电转矩值为tg-t对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转速ne、发电转矩值为tg+2t对应的发动机油耗量和isg电机耗电量,发电转速ne、发电转矩值为tg-2t对应的发动机油耗量和isg电机耗电量。所述步骤5具体包括:“根据所述步骤3得到的发动机油耗量和isg电机耗电量,获得纵向比较数据”具体包括:如图4所示,下面通过一个具体的实施例说明s13的具体实现方式,参见图4的右侧两列。步骤51,根据所述步骤2得到的各所述发动机油耗量和isg电机耗电量,计算各所述发电转矩和不变的所述发电转速对应的各油电比。也就是说,到的各发电转矩值,利用公式(5)计算各发电转矩值和不变的发电转速对应的油比值ηti,i=1...n,n为大于5的自然数。以n为5为例:发电转矩初值tg和发电转速初值ne对应的初始油比值ηt1,第一发电转矩值tg+t和发电转速初值ne对应的第一油比值ηt2,第二发电转矩值tg-t和发电转速初值ne对应的第二油比值ηt3,第三发电转矩值tg+2t和发电转速初值ne对应的第三油比值ηt4,第四发电转矩值tg-2t和发电转速初值ne对应的第四油比值ηt5。步骤52,将所述步骤51计算得到的各所述油电比中的最小值对应的发电转矩作为最优发电转矩,该最优发电转矩为所述纵向比较数据。s24中,“各油比值中的最小值”表示为ηt=min(ηt1,ηt2,...,),此时的第二油比值ηt对应的发电转速值tg′作为横向比较的最优发电转速值,此时的发电转速值依然为ne不变。也就是说,当发电转速ne不变时,发电转矩为tg′时,得到第二最优油电比为ηt。所述步骤6具体包括:步骤61,在所述步骤42得到的第一最优油电比ηn和所述步骤52得到的第二最优油电比为ηt满足下式(6)的情形下,即第一最优油电比ηn和第二最优油电比为ηt比较接近。用式(5)计算所述步骤42得到的所述最优发电转速ne′和所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′相对应的油电比η,则第一最优油电比ηn、第二最优油电比为ηt和η中的最小值min(ηn,ηt,η)对应的发电转矩和发电转速为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点;|ηn-ηt|≤δ(6)式(6)中,δ=5%·min(ηn,ηt)中,作为比较接近的标识。min(ηn,ηt)为ηn和ηt中的最小值。步骤62,在第一最优油电比ηn和第二最优油电比为ηt满足下式(7)的情形下,即两个值相距较远,括如下两种情形:第一种情形:若ηn小于ηt,则所述步骤42得到的最优发电转速ne′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;再在所述最优发电转速ne′不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转矩进行纵向搜索,得到的最优发电转矩作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩。第二种情形:若ηn大于ηt,则所述步骤52得到的所述最优发电转矩tg′为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转矩;再在所述最优发电转矩不变的前提下,重复所述步骤5,通过改变发电转速进行纵向搜索,得到的最优发电转速作为所述发动机串联工作模式下最优充电工作点中的发电转速;|ηn-ηt|>δ(7)式(7)中,δ=5%·min(ηn,ηt)中,作为比较接近的标识。min(ηn,ηt)为ηn和ηt中的最小值。若为多工作点模式,则其余工作点可重复上述操作选择。本实施例通过建立一种优化方法,首先通过控制变量法分别进行横纵向的分析,选取有效的定量衡量指标,通过比较得到两个最优值;最后通过进一步的判断和分析,通过交叉比较可以得到整体的最优值和最优工作点。所体现的优点如下:1.本方法采用的规则简单,应用了权值函数和油电比的定量概念进行比较,保证了计算的准确性。2.本方法搜索范围全面,不需进行较多的验证,在保证一定实验条件的基础上,即可以得到准确的定性关系,提供工作点制定的依据。3.本方法适用性广,可以适用于混联、串联式混合动力等能量管理策略的优化。同时不仅仅限于上文提到的启动,串联工况,其他如发动机工作曲线等的制定也可参考本方法。测量简单,计算容易,可作为混合动力车辆能量管理策略后期优化开发的环节进行。基于上述系统,下面通过具体实施例解释本发明对实际车辆的发动机启动最优工作点和发动机串联工作模式充电最优工作点的优化效果:采用的车辆参数如表1所示,实验中的环境温度为20度左右,发动机的温度为热机温度70±2摄氏度。表1混合动力车主要参数车辆质量m(kg)16500发动机额定功率转速ne(r/min)2300发动机最大功率pe(kw)160isg电机最大功率p(kw)135isg电机最大扭矩n(n·m)850isg电机最大转速n(mm)3100车轮半径r(mm)0.51)根据初值启动发动机isg电机转矩为350n·m,卸载时的发动机转速为550r/min。实际计算中,采用的是发动机中报出的瞬时油耗数据,转速数据,及isg电机的转速、电机转矩数据。该发动机怠速转速为650r/min。2)进行横向计算。首先,电机启动转矩为350n·m不变,开始卸载的转速分别为600,550,500,450,400,350,六组,得到的数据如下表所示:由于超调转速影响不大,超调转速的权重因子可近似为0。可以基本明显的看到,随着卸载转速的增大,油耗逐渐减小,电耗逐渐增加的趋势,但油耗的增加更为明显,电耗增加比例少些。另外,明显看到550r/min,增大到600r/min后,电耗和油耗都变不好了。如500r/min卸载,到550r/min卸载,油耗减少了15%,电耗增大了6%,效果应该是变好的。分析在此组下,550r/min开始卸载效果最好。2)进行纵向的比较,卸载转速定在550r/min下,电机启动转矩分别定在300n·m,350n·m,400n·m,450n·m,得到的数据如表3所示:这组可以发现,当电机启动转矩增大的时候,油耗有显著的减少,并且电耗也减少很多。其中,红色部分与目前的500r/min卸载,350n·m电机转矩相比,油耗提高了22.3%,电耗提高了17.6%。可以看出,这种方法是相比最好了,即卸载转速变大,电机转矩也变大。3)综合比较横纵向。可以看出,如表4所示,依旧是红色的最好,虽然耗电量减少了5.3%,但是油耗增加了10%,当然,500r/min卸载,400n·m也要远远好于目前的方法。3)综合比较横纵向。可以看出,如表4所示,依旧是红色的最好,虽然耗电量减少了5.3%,但是油耗增加了10%,当然,500r/min卸载,400nm也要远远好于目前的方法。所以,通过比较,很容易的得到了最终的结论:采用卸载转速550r/min、电机启动转矩450n·m的效果最好,其次是卸载转速500r/min、电机启动转矩400n·m,再其次是卸载转速500r/min、电机启动转矩350n·m(目前启动方式)。由于担心启动时电机转矩过大,加速过快对电机的损伤,计算下电机从0到500r/min的加速时间。对应如下:没有问题,实际可以选用。参考图5a和图5b,550r/min卸载,450n·m电机启动转矩最好。关于串联充电的工作点选择实例1)初始soc的范围在25%-26.5%,每次发动机从未启动,到进入工作点充电,充电时长取20s,每次实验的时间长短基本维持在固定的水平,时间较长,电耗计算选取的是isg电机的转速和发电转矩。由于这种工作点模式和发动机的map特性图也应该是息息相关的,首先从map特性图中选择发动机较经济点1200r/min发电转速,400n·m发电转矩。2)先进行横向的比较,令充电电机转矩为400n·m不变,发动机工作转速分别为1100r/min,1150r/min,1200r/min,1250r/min,1300r/min五组,得到的数据如下表所示:电机转矩(n·m)400400400400400发动机转速(r/min)11001150120012501300调速+充电时间(s)21.4487521.5290521.654221.700521.73855充电时间(s)2020202020超调转速(r/min)11031159120512571308瞬时最高油耗(l/h)13.551414.516.7516.75油耗(l/3600)230.1988240.5558249.9698270.7313281.3122充电量(kw·h)709300736960770720818820855210油电比(l/kw·h)0.32450.32640.32430.33060.3289可以看到,当前采用的这种方法,即1200r/min,400n·m的方式是最优的。3)下面进行纵向的比较,发动机的工作转速定在1200r/min,发电的电机转矩分别定在350n·m,400n·m,450n·m,得到的数据如下所示:电机转矩(n·m)350400450发动机转速(r/min)120012001200调速+充电时间(s)21.833621.654221.5836充电时间(s)202020超调转速(r/min)120512051206瞬时最高油耗(l/h)13.314.517.2油耗(l/3600)232.2194249.9698293.47充电量(kw·h)705320770720859730油电比(l/kw·h)0.32920.32430.3414可以更清晰的看到,在纵向比较中的基准方法同样是最优的。4)方法验证。虽然根据计算结果不需要经过本方法中的验证,但为了更好的证明本方法的准确性,又进行了几组交叉比较,如下:电机转矩(n·m)450400350发动机转速(r/min)115012001250调速+充电时间(s)21.588721.654221.7283充电时间(s)202020超调转速(r/min)115512051256瞬时最高油耗(l/h)17.614.515.6油耗(l/3600)299.0225249.9698267.184充电量(kw·h)815210770720740020油电比(l/kw·h)0.36680.32430.361增大发电电机转矩,减小发电转速,或者是减小发电电机转矩,增大发电转速,两种方法的油耗综合后都远远大于找出的最优点,参考图6a和图6b。最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解:可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12
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