一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，属于混合动力汽车能量管理技术领域，包括根据同轴并联式结构和车辆参数建立整车仿真模型；根据同轴并联式结构特点，搭建基于ECMS的混合动力能量分配方法模型；基于降低整车能耗和控制电量，采用DPSO

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法


[0001]本专利技术涉及混合动力汽车能量管理
，尤其是一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车工业的发展，汽车在改善人类生活的同时，也造成了交通能耗的显著增加和城市雾霾的加剧。实现低能耗、低排放已成为当今汽车工业发展的主流趋势。综合现有工业基地，混合动力电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)成为现阶段解决该问题的最佳方案之一。HEV的动力系统通过电机驱动车辆，以避免发动机的低效和污染运行。发动机/电机混合模式优化了重型或高功率需求的输出性能(例如加速和爬坡能力)。对于HEV架构，能量管理策略(EMS)至关重要。EMS的主要目标是满足驾驶员的牵引要求，同时保持蓄电池充电并优化传动系统效率、燃油消耗和排放等。更重要的是，EMS 的实时控制对HEV具有重要意义。因此，如何开发出合适的EMS已成为研究者关注的主题和焦点。
[0003]对于实时应用，需要在每个时段快速执行优化燃油消耗。等效油耗最小化策略(ECMS)受到了研究人员的广泛关注，该策略定义了一个等效因子，用于将等效油耗从电耗转换为等效油耗，并且可以在最小等效油耗的情况下应用功率分配，基于瞬时等效油耗最小化控制的实时优化策略可以在车辆当前状态下获得瞬时最优的混合动力系统能量分配，以实现燃油经济性和排放。然而，它需要为每个控制步骤计算混合动力系统的可用功率输出组合，这具有较大的计算负载和较高的硬件实时性要求。
[0004]因此，需要研发一种快速实现在线功率分配的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，能够快速实现在线功率分配。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，根据同轴并联式结构和车辆参数建立整车仿真模型；
[0009]步骤2，根据同轴并联式结构特点，搭建基于ECMS的混合动力能量分配方法模型；
[0010]步骤3，基于降低整车能耗和控制电量，采用DPSO
‑
GA算法对ECMS等效因子初值进行优化调节。
[0011]本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤1中，所述建立整车仿真模型具体包括以下内容：
[0012](1)纵向动力性模型：
[0013][0014]其中，T
w
为汽车需求转矩，v为汽车当前车速，m为整车质量，g为重力加速度，f为滚
动阻力系数，θ为路面与水平面的夹角，C
D
为空气阻力系数，ρ为空气质量密度，A为迎风面积，δ为旋转质量系数，R
w
为车轮半径；
[0015](2)传动模型：
[0016]T
w
＝(T
e
+T
m
)i
AMT
i0η
T
+T
b
[0017]其中，T
w
为汽车需求转矩，T
e
为发动机转矩，T
m
为电机转矩，i
AMT
为变速箱传动比，i0为主传动比，η
T
为传动效率，T
b
为制动转矩；
[0018](3)PI驾驶员模型：
[0019][0020][0021]其中，T
d
为驱动转矩，T
hy
为最大驱动转矩，T
brk
为最大制动转矩，k
p
为比例参数，k
I
为积分参数，v
d
为参考速度，v
a
为实际速度。
[0022]本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤2中，所述搭建基于ECMS的混合动力能量分配方法模型具体包括以下内容：
[0023](1)功率分配因子的引入
[0024]根据同轴并联式结构的特点，电机和发动机转速与需求转速相同，因此功率可定义为：
[0025]发动机转矩与需求转矩比
[0026]k
p_split
＝P
e
/P
d
＝T
e
*N
e
/T
d
*N
d
[0027][0028]其中，k
p_split
为功率分配因子，P
e
为发动机功率，P
d
为需求功率，T
d
为驱动转矩，T
e
为发动机转矩，N
e
为发动机转速，T
e_min
为发动机最小转矩，N
d
为需求转速，T
m_max
为电机最大转矩；
[0029](2)发动机瞬时油耗的建立
[0030]根据发动机数据拟合燃油消耗率曲线
[0031]b
e
＝aT
e2
+bT
e
+c
[0032]其中，b
e
为当前转速N
e
和当前转矩T
e
下的发动机燃油消耗率，a，b，c为拟合系数；
[0033]此时发动机瞬时油耗为：
[0034][0035]其中，P
e
为电机功率，引入功率分配因子的瞬时油耗可表示为：
[0036][0037](3)电池等效燃油消耗的建立
[0038][0039]其中，为电池等效油耗，S
dis
为等效放电因子，S
chg
为等效充电因子，η
m_drive
为电
机效率，η
B_chg
为电池效率，Q
lhv
为燃料热值，SOC
tar
为电池荷电电量目标值；
[0040]定义p为电量转燃油转换系数：
[0041][0042]其中，S
opt
为最佳等效因子；
[0043][0044]引入功率分配因子电池等效燃油消耗可表示为：
[0045][0046](4)总的等效燃油消耗可表示为：
[0047][0048][0049]其中，A＝a*T
d2
，B＝b*T
d
，C＝c
‑
p，D＝p；
[0050](5)在每一瞬时时刻，通过当前的需求转矩、转速和当前电池SOC值，结合发动机拟合数据库便能够得到等效燃油消耗的三次函数，通过求解三次函数判别式判定，和功率等效因子的范围限制得出候选解，比较候选解下等效燃油消耗的大小获得最佳功率分配因子，实现最优转矩分配；
[0051]△
＝(2B)2‑
4*(3A)gC
[0052]当
△
>0，候选解(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，根据同轴并联式结构和车辆参数建立整车仿真模型；步骤2，根据同轴并联式结构特点，搭建基于ECMS的混合动力能量分配方法模型；步骤3，基于降低整车能耗和控制电量，采用DPSO
‑
GA算法对ECMS等效因子初值进行优化调节。2.根据权利要求1所述的一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，其特征在于：步骤1中，所述建立整车仿真模型具体包括以下内容：(1)纵向动力性模型：其中，T
w
为汽车需求转矩，v为汽车当前车速，m为整车质量，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，θ为路面与水平面的夹角，C
D
为空气阻力系数，ρ为空气质量密度，A为迎风面积，δ为旋转质量系数，R
w
为车轮半径；(2)传动模型：T
w
＝(T
e
+T
m
)i
AMT
i0η
T
+T
b
其中，T
w
为汽车需求转矩，T
e
为发动机转矩，T
m
为电机转矩，i
AMT
为变速箱传动比，i0为主传动比，η
T
为传动效率，T
b
为制动转矩；(3)PI驾驶员模型：(3)PI驾驶员模型：其中，T
d
为驱动转矩，T
hy
为最大驱动转矩，T
brk
为最大制动转矩，k
p
为比例参数，k
I
为积分参数，v
d
为参考速度，v
a
为实际速度。3.根据权利要求1所述的一种基于同轴并联式结构的在线能量分配方法，其特征在于：步骤2中，所述搭建基于ECMS的混合动力能量分配方法模型具体包括以下内容：(1)功率分配因子的引入根据同轴并联式结构的特点，电机和发动机转速与需求转速相同，因此功率可定义为：发动机转矩与需求转矩比k
p_split
＝P
e
/P
d
＝T
e
*N
e
/T
d
*N
d
其中，k
p_split
为功率分配因子，P
e
为发动机功率，P
d
为需求功率，T
d
为驱动转矩，T
e
为发动机转矩，N
e
为发动机转速，T
e_min
为发动机最小转矩，N
d
为需求转速，T
m_max
为电机最大转矩；(2)发动机瞬时油耗的建立根据发动机数据拟合燃油消耗率曲线b
e
＝aT
e2
+bT
e
+c其中，b
e
为当前转速N
e
和当前转矩T
e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧怀泉，强鹏辉，潘涛，吴鹏，向佳豪，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：