一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略

摘要

本发明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，通过计算发动机的功率损耗，计算电机的功率损耗，计算动力电池的功率损耗，设定动力电池荷电状态变化的附加功率损耗；设定工作模式切换的附加功率损耗；设定满足驾驶员扭矩需求的附加功率损耗；计算混合动力系统瞬时功率损耗，提高整车控制策略对不同工况的适应性。

主权项

一种插电式混合动力瞬时功率损耗最小化扭矩分配策略，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、计算发动机的功率损耗P_{ICE_cost}，P_{ICE_cost}＝P_{g_max}‑P_g          (1)式中，P_g是由燃油消耗率g_e(g/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P_{g_max}与发动机万有特性其余各点对应P_g的差值即作为发动机的功率损耗；步骤2、计算电机的功率损耗P_{EM_cost}，当混合动力系统只有一个电机时，电机的功率损耗算法为：P_{EM_cost}＝P_{EM_elec}‑P_{EM_mech}        (2)式中，P_{EM_elec}为某一转速下不同转矩输出所消耗的电功率，P_{EM_elec}＝a·T_m²+b·T_m+c，a、b、c为基于电机的效率特性试验数据拟合系数；P_{EM_mech}为某一转速下不同转矩对应的机械功率，P_{EM_mech}＝T_m·n_m/9550；根据电机转速n_m和电机扭矩指令T_m，通过查拟合系数map得到P_{EM_elec}，通过公式计算得到P_{EM_mech}，则由式(2)计算得到电机的功率损耗P_{EM_cost}；当混合动力系统有两个电机时，电机的功率损耗算法为：$\left\{\begin{array}{c}{P}_{EM1\_\cos t}=P_{EM1\_elec}-P_{EM1\_mech}\\ P_{EM2\_\cos t}=P_{EM2\_elec}-P_{EM2\_mech}\end{array}\right.---\left(3\right)$式中，P_{EM1_elec}和P_{EM2_elec}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，P_{EM1_elec}＝a₁·T_m1²+b₁·T_m1+c₁，P_{EM2_elec}＝a₂·T_m2²+b₂·T_m2+c₂，a₁、b₁、c₁为基于ISG电机的效率特性试验数据拟合系数，a₂、b₂、c₂为基于驱动电机的效率特性试验数据拟合系数；P_{EM1_mech}和P_{EM2_mech}分别为ISG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_mech}＝T_m1·n_m1/9550，P_{EM2_mech}＝T_m2·n_m2/9550；根据电机转速n_m1、n_m2和电机扭矩指令T_m1、T_m2，通过查拟合系数map得到P_{EM1_elec}、P_{EM2_elec}，通过公式计算得到P_{EM1_mech}、P_{EM2_mech}，则由式(3)计算得到电机的功率损耗P_{EM1_cost}、P_{EM2_cost}；步骤3、计算动力电池的功率损耗P_{BAT_cost}；P_{BAT_cost}＝I²·R(4)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；步骤4、设定动力电池荷电状态变化的附加功率损耗P_{SOCControl_cost}；设定工作模式切换的附加功率损耗P_{StateTransfer_cost}；设定满足驾驶员扭矩需求的附加功率损耗P_{SatisfyDriveReq_cost}；则混合动力系统瞬时功率损耗P_{Total_cost}为：P_{Total_cost}＝P_{ICE_cost}+P_{EM1_cost}+P_{EM2_cost}+P_{BAT_cost}+P_{SOCControl_cost}+P_{StateTransfer_cost}+P_{SatisfyDriveReq_cost}混合动力系统瞬时功率损耗P_{Total_cost}最终表达为发动机扭矩T_ICE的二次多项式，通过黄金分割搜索法，经过n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T^*_ICE，再根据驾驶员扭矩需求进一步得到电机总扭矩需求T^*_m＝T_DriverReq‑T^*_ICE，其中T_DriverReq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；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：$\left\{\begin{array}{c}{P}_{EM\_elec}=a_1·{T_{m1}}^2+b_1·T_{m1}+c_1+a_2·{T_{m2}}^2+b_2·T_{m2}+c_2\\ T_m=T_{m1}+T_{m2}\\ \frac{{\mathrm{dP}}_{EM\_elec}}{{\mathrm{dT}}_{m1}}=0\end{array}\right.---\left(5\right)$式中，P_{EM_elec}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_m为电机总扭矩需求；T_m1、T_m2分别为ISG电机和驱动电机的扭矩需求；当电机电功率P_{EM_elec}取得最小值时，电机功率损耗P_{EM_cost}＝P_{EM_elec}‑P_{EM_mech}也取得最小值；由式(5)求解得到$\left\{\begin{array}{c}{T^{*}}_{m1}=\frac{2a_2{T}_m+b_2-b_1}{2a_1+2a_2}\\ {T^{*}}_{m2}={T^{*}}_m-{T^{*}}_{m1}\end{array}\right.,$式中，T^*_m为某一状态点的电机总扭矩需求；T^*_m1、T^*_m2分别为使得电机功率损耗P_{EM_elec}最小时ISG电机和驱动电机的扭矩，根据T^*_m1和T^*_m2的值进行扭矩分配。