[发明专利]功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法

说明书

本发明提供一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法，该方法考虑了电源效率、传输效率、车辆架驶周期要求和主要控制策略。一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法，包括如下步骤：（1）、选择合理的发动机控制策略；（2）、基于稳态运行的要求选择发动机；该步骤包括发动机输出功率的理论计算和验证发动机的功率是否能够满足大多数驾驶周期条件下的动力需求；（3）、根据传动效率和车辆工作性能确定前PG组的特性比；步骤为：首先确定前PG组特征比的边界，然后基于功率分流系统的传动效率和车辆工作性能获得前PG组的最佳特征比；（4）、根据动态性能和运行要求确定功率分流系统的其他部件。

技术领域

本发明涉及一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法。

背景技术

随着人们对环境污染和能源危机日益增长的关注，混合动力和纯电动汽车的发展愈加受到重视。混合动力系统常由一个或两个行星齿轮组和三个电源组成，也称为功率分流系统、功率分流式混合动力系统。

功率分流系统结合了串联和并联系统的优点，具有出色的动态性能和燃油经济性，如申请号为201520191476.8的中国专利所示。功率分流式混合动力系统的早期研究主要集中在一些混合动力汽车产品的分析和测试。而功率分流系统的设计也是一个研究热点，因为它是最优控制和最优尺寸的基础。

现有的研究在配置分析方法，设计理论和控制策略方面做出了重要的贡献。形成了基本的参数化设计方法(特别是在确保车辆动态性能的目标上)。但是，目前的研究还有一些问题尚未被明确。首先，目前对混合动力系统设计的研究主要集中在系统特性上，忽略了控制策略的影响。在混合动力系统设计中，发动机与道路负荷分离了，使发动机的设计自由度较高。控制策略决定了发动机工作的区间，因此与发动机的选择高度相关。其次，目前的研究未能详细分析驾驶的循坏周期。对于具有相对正常驾驶循环周期的城市公交，其频繁制动和长时间加速影响了电力储存的操作。因此，详细分析驾驶循环周期对于确保车辆动态性能和充分利用制动能量来说至关重要。此外，一些优化的参数化设计方法虽然优化了燃油经济性和动态性能，但还没有揭示功率分流系统参数化设计的一般指导原则，特别是针对功率分流式的城市公交系统。而且最优方法往往耗时或者被线性近似简化，难以在工程实践中应用。

因此对一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法提出了需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法，该方法考虑了电源效率、传输效率、车辆驾驶周期要求和主要控制策略。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种功率分流式混合动力客车的多因素综合参数化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、选择合理的发动机控制策略；

(2)、基于稳态运行的要求选择发动机；该步骤包括发动机输出功率的理论计算和验证发动机的功率是否能够满足大多数驾驶周期条件下的动力需求；

(3)、根据传动效率和车辆工作性能确定前PG组的特性比；步骤为：首先确定前PG组特征比的边界，然后基于功率分流系统的传动效率和车辆工作性能获得前PG组的最佳特征比；

(4)、根据动态性能和运行要求确定功率分流系统的其他部件。

本发明步骤(2)中，发动机输出功率的理论计算步骤为：通过如下公式获得在稳态运行条件下所需的发动机输出功率：

其中，Pe是发动机输出功率，Va是车速，ηt是传动效率，M是车辆质量，g是重力加速度，fr是滚动阻力系数，ρa是空气密度，C_D是空气阻力系数，A是汽车前沿面积，i是爬坡梯度。

本发明步骤(2)中，验证发动机的功率是否能够满足大多数驾驶周期条件下的动力需求的步骤为：