一种插电式混合动力系统动力匹配方法技术方案

本发明专利技术一种插电式混合动力系统动力匹配方法，包括以下步骤：S1，确定主要参数；S2，根据所述最高车速，计算发动机最大需求功率，确定发动机型号；S3，根据电机不同的驱动方式，确定传动系速比i的大小；S4，根据S1所述的主要参数，进行多工况下车辆的动力学分析并计算车辆对电机参数要求，其中电机参数包括额定功率、峰值功率、峰值转矩、额定转速和峰值转速，确定电机及电机控制器的选型；S5，根据S4所述的电机及电机控制器特性曲线图和发动机特性曲线图，确定超级电容组参数；S6，确定电池组参数；S7，完成匹配。本发明专利技术可以针对不同车型、不同动力性能要求的插电式混合动力客车进行快速准确的动力匹配，节省匹配时间，缩短整车开发周期。

【技术实现步骤摘要】
一种插电式混合动力系统动力匹配方法
本专利技术涉及新能源汽车
，尤其涉及一种插电式混合动力系统动力匹配方法。
技术介绍
目前国内现有的混合动力客车大多采用高功率密度型超级电容和能量型锂电池并联的储能方式。混合动力客车的动力匹配，主要包括发动机参数、电机参数、传动系传动比参数、锂电池电池参数、超级电池参数的设计与选型。混合动力客车的动力匹配方法很多，但是针对采用超级电容和锂电池并联储能形式的混合动力客车则缺少一种全面科学的动力匹配方法，有的在实际车辆中因电池电压参数过低，影响驱动电机的工作效率，有的电池电压参数过高，影响车辆制动能量的回收，从而影响车辆节油率。科学的动力匹配方法不仅有助于车辆的节能，提升车辆的动力性和纯电续驶能力，而且有助于缩短新能源车辆的开发周期，提升企业竞争力。
技术实现思路
为解决上述混合动力客车动力匹配方法不足的技术问题，本专利技术提供了一种全面、科学能大幅缩短新能源车辆开发周期的插电式混合动力系统动力匹配方法：一种插电式混合动力系统动力匹配方法,包括以下步骤：S1，确定主要参数：其中包括整车整备质量m0、满载质量mmax、试验质量mx、轮胎滚动半径r、空气阻力系数Cd、迎风面积A、滚动阻力系数f、传动系总效率ηt、最高车速Vmax、最大爬坡度α、纯电续驶里程D、电机电控效率ηmc、电池放电效率ηb及重力加速度g；S2，根据所述最高车速Vmax，计算发动机最大需求功率，确定发动机型号，根据发动机型号获取发动机的外特性曲线图；S3，根据电机不同的驱动方式结合发动机的外特性曲线图，确定传动系速比i的大小；S4，根据S1所述的主要参数，进行多工况下车辆的动力学分析并计算车辆对电机参数要求，其中电机参数包括额定功率、峰值功率、峰值转矩、额定转速和峰值转速，根据电机参数确认电机及电机控制器型号，根据电机和电机控制器型号获取电机的特性曲线图；S5，确定超级电容参数：根据S4所述的电机的特性曲线图，结合发动机外特性曲线，确定超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压；S6，确定电池参数：根据S5所述的超级电容参数、电机及电机控制器性能参数和整车制动能量回收控制策略，确定电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流，电池组最大充放电电流；S7，完成匹配：匹配结果包括发动机型号、电机额定转速、电机峰值转速、电机额定功率、电机峰值功率、电机峰值转矩、超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压、电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流、电池组最大充放电电流和传动系传动比。作为进一步改进，上述S2步骤中：所述发动机最大需求功率范围为：根据上述公式计算得出的发动机最大需求功率Pemax，并考虑空调和低压发电机的功率损耗，选择发动机功率，进而选择发动机型号；并根据所选择的发动机型号，获取该型号的发动机外特性曲线。作为进一步改进，上述S3步骤中：所述传动系速比i需满足车辆最高行驶车速的要求，其范围为：式中，nemax为发动机最高稳定转速,式中nemax单位为rpm同时，所述传动系速比i需满足发动机在最高车速范围内能输出最大功率，其范围为：式中，nep为发动机最大功率点对应的转速，式中nep单位为rpm，根据上述两个范围最终确定传动系速比i。作为进一步改进，上述S4步骤中：所述驱动电机额定功率范围为：插电式混合动力客车纯电行驶一定距离后发动机介入整车驱动，则纯电行驶的最大功率需满足车辆最大爬坡度α的要求，即电机峰值功率范围为：根据纯电续驶里程测试中规定车速40Km/h的要求，所述电机额定转速Ne范围为：根据所述车辆最高车速Vmax，计算所述电机峰值转速Nmax：根据所述电机峰值功率Pmmax计算电机峰值扭矩：根据所得电机额定功率、峰值功率、额定转速、峰值转速、峰值扭矩，对电机进行选型匹配，进而确定电机控制器型号，根据电机和电机控制器型号获取电机的特性曲线图。作为进一步改进，上述S5步骤中：根据所述S4步骤中在不同输入电压下的电机的特性曲线图，同时结合发动机外特性曲线，选取发动机怠速转速对应的电机扭矩最靠近电机峰值扭矩的拐点，则该扭矩对应的电机母线电压即为选择超级电容的总电压；确认超级电容总电压后，进一步确认超级电容类型及超级电容模组个数，其超级电容模组个数为：N＝U/U单式中N为超级电容模组个数，U单为超级电容模组电压，U为超级电容总电压。超级电容组需满足回收车辆在40km/h时的能量和满载车辆在40km/h时的能量E40，即E40为：式中E40的单位为KJ。所述超级电容组所能回收的能量需满足大于E40，即：式中U1和U2由S4所选电机控制器电压使用范围及其他部件工作电压范围确定，由此式可以推导出超级电容总容值C；超级电容模组经过串联连接推导出超级电容模组容值C单，即：C单≥N*C。作为进一步改进，上述S6步骤中：根据所述超级电容参数，超级电容在车辆制动能量回收时需充分吸收能量，即：式中U’1为制动回收前电压，U’2为制动能量回收后超级电容电压即超级电容总电压；所述超级电容与所述动力电池为并联结构，则U’1为动力电池组电压或超级电容电压，将U’1确定为动力电池组额定电压；根据纯电续驶里程测试标准，要求车速为40km/h时计算电池组额定充放电电流：根据最大爬坡度所需功率计算电池组的峰值充放电电流：根据纯电续驶里程测试标准，应能满足续驶里程D的要求，因此电池组容量C'为：式中DOD为电池的放电深度。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：本专利技术一种插电式混合动力系统动力匹配方法可以针对不同车型、不同动力性能要求的插电式混合动力客车进行快速准确的动力匹配，具体可以准确计算出超级电容和锂电池的各个参数，节省匹配时间，缩短整车开发周期。附图说明附图1是本专利技术一种插电式混合动力系统动力匹配方法流程图；附图2是本专利技术一种插电式混合动力系统动力匹配方法中发动机的特性曲线图；附图3是本专利技术一种插电式混合动力系统动力匹配方法中不同母线电压下的电机特性曲线图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。请参考图1至图3，实施例中，一种插电式混合动力系统动力匹配方法,包括以下步骤：S1，确定主要参数：其中包括整车整备质量m0、满载质量mmax、试验质量mx、轮胎滚动半径r、空气阻力系数Cd、迎风面积A、滚动阻力系数f、传动系总效率ηt、最高车速Vmax、最大爬坡度α、纯电续驶里程D、电机电控效率ηmc、电池放电效率ηb及重力加速度g；S2，根据所述最高车速Vmax，计算发动机最大需求功率，确定发动机型号，根据发动机型号获取发动机的外特性曲线图；S3，根据电机不同的驱动方式结合发动机的外特性曲线图，确定传动系速比i的大小；S4，根据S1所述的主要参数，进行多工况下车辆的动力学分析并计算车辆对电机参数要求，其中电机参数包括额本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插电式混合动力系统动力匹配方法，其特征在于包括以下步骤：S1，确定主要参数：其中包括整车整备质量m0、满载质量mmax、试验质量mx、轮胎滚动半径r、空气阻力系数Cd、迎风面积A、滚动阻力系数f、传动系总效率ηt、最高车速Vmax、最大爬坡度α、纯电续驶里程D、电机电控效率ηmc、电池放电效率ηb及重力加速度g；S2，根据所述最高车速Vmax，计算发动机最大需求功率，确定发动机型号，根据发动机型号获取发动机的外特性曲线图；S3，根据电机不同的驱动方式结合发动机的外特性曲线图，确定传动系速比i的大小；S4，根据S1所述的主要参数，进行多工况下车辆的动力学分析并计算车辆对电机参数要求，其中电机参数包括额定功率、峰值功率、峰值转矩、额定转速和峰值转速，根据电机参数确认电机及电机控制器型号，根据电机和电机控制器型号获取电机的特性曲线图；S5，确定超级电容参数：根据S4所述的电机的特性曲线图，结合发动机外特性曲线，确定超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压；S6，确定电池参数：根据S5所述的超级电容参数、电机及电机控制器性能参数和整车制动能量回收控制策略，确定电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流，电池组最大充放电电流；S7，完成匹配：匹配结果包括发动机型号、电机额定转速、电机峰值转速、电机额定功率、电机峰值功率、电机峰值转矩、超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压、电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流、电池组最大充放电电流和传动系传动比。...

【技术特征摘要】
1.一种插电式混合动力系统动力匹配方法，其特征在于包括以下步骤：S1，确定主要参数：其中包括整车整备质量m0、满载质量mmax、试验质量mx、轮胎滚动半径r、空气阻力系数Cd、迎风面积A、滚动阻力系数f、传动系总效率ηt、最高车速Vmax、最大爬坡度α、纯电续驶里程D、电机电控效率ηmc、电池放电效率ηb及重力加速度g；S2，根据所述最高车速Vmax，计算发动机最大需求功率，确定发动机型号，根据发动机型号获取发动机的外特性曲线图；S3，根据电机不同的驱动方式结合发动机的外特性曲线图，确定传动系速比i的大小；S4，根据S1所述的主要参数，进行多工况下车辆的动力学分析并计算车辆对电机参数要求，其中电机参数包括额定功率、峰值功率、峰值转矩、额定转速和峰值转速，根据电机参数确认电机及电机控制器型号，根据电机和电机控制器型号获取电机的特性曲线图；S5，确定超级电容参数：根据S4所述的电机的特性曲线图，结合发动机外特性曲线，确定超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压；S6，确定电池参数：根据S5所述的超级电容参数、电机及电机控制器性能参数和整车制动能量回收控制策略，确定电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流，电池组最大充放电电流；S7，完成匹配：匹配结果包括发动机型号、电机额定转速、电机峰值转速、电机额定功率、电机峰值功率、电机峰值转矩、超级电容类型、超级电容模组个数、超级电容模组容值、超级电容总容值、超级电容总电压、电池组容量、电池组额定电压、电池组额定充放电电流、电池组最大充放电电流和传动系传动比。2.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统动力匹配方法,其特征在于所述S2步骤中：所述发动机最大需求功率范围为：根据上述公式计算得出的发动机最大需求功率Pemax，并考虑空调和低压发电机的功率损耗，选择发动机功率，进而选择发动机型号；并根据所选择的发动机型号，获取该型号的发动机外特性曲线。3.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统动力匹配方法,其特征在于所述S3步骤中：所述传动系速比i需满足车辆最高行驶车速的要求，其范围为：式中，nemax为发动机最高稳定转速,式中nemax单位为rpm同时，所述传动系速比i需满足发动机在最高车速范围内能输出最大功率，其范围为：式中，nep为发动机最大功率点对应的转速，式中nep单位为rpm，根据上述两个范围最终确定传动系速比i。4.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力系统动力匹配方法,其特征在于所述S4步骤中：所述驱动电机额定功率范围为：插电式混合动力客车纯电行驶一定距离后发动机介入整车驱动，则纯电行驶的最大功率需满足车辆最大爬坡度α的要求，即电机峰值功率范围为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王柏卫，林剑健，林必生，张建青，
申请(专利权)人：厦门金龙旅行车有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35