[发明专利]机电复合传动系统控制策略的开发平台

说明书

本发明公开了机电复合传动系统控制策略的开发平台，它涉及复合传动系统领域。包括发动机模型、机械传动系统模型、电力传动系统模型和整车纵向动力学模型，发动机模型、机械传动系统模型、电力传动系统模型和整车纵向动力学模型之间通过物理信号连接，且加入控制单元和仿真结果分析模块。本发明能够进行最优功率分配策略的开发与测试。

技术领域

本发明涉及的是复合传动系统领域，具体涉及一种机电复合传动系统控制策略的开发平台。

背景技术

在能源危机日益严重的今天,混合动力车辆逐渐成为研究焦点。效率作为机电复合传动系统车辆的重要研究内容,可为功率流优化、传动系统的设计以及最优控制策略的制定提供参考。建立一个通用的综合传动系统效率模型及其优化模型具有重要意义。

机电复合传动系统的控制策略是一个复杂的综合决策问题，它包括了多动力源的能量管理、机电功率流的分配、工作模式的切换以及动态过程的协调控制等诸多方面。本章基于MATLAB/Simulink软件搭建了机电复合传动车辆的动态仿真模型，并且把驾驶员的模型、整车的运行环境以及基础的控制算法融入到上述仿真模型，它们共同构成了控制策略的开发平台。

综上所述，本发明设计了一种机电复合传动系统控制策略的开发平台。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种机电复合传动系统控制策略的开发平台，能够进行最优功率分配策略的开发与测试。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：机电复合传动系统控制策略的开发平台，包括发动机模型、机械传动系统模型、电力传动系统模型和整车纵向动力学模型，发动机模型、机械传动系统模型、电力传动系统模型和整车纵向动力学模型之间通过物理信号连接，且加入控制单元和仿真结果分析模块。

所述的控制单元是承载控制策略的基本模块，控制单元的输入信号为实际车辆上能够采集到的状态变量(踏板开度、各部件的转速、离合器的油压、直流母线的电压等)，输出信号为各部件的控制变量(发动机的开关命令、目标转矩、两个电机和制动器的目标转矩、离合器的充放油命令等)。

所述的发动机模型划分为转矩生成和燃油消耗计算两部分，前者属于发动机的主体功能，它利用外特性和制动特性对发动机的目标转矩加以限制，并利用一阶惯性环节来模拟其转矩响应特性，再经过开关控制模块得到其实际转矩，并通过转矩执行器作用到输出轴上。后者属于发动机的附属功能，主要利用实际转速和转矩信号通过查表的形式得到单位功率下的燃油消耗率，并对时间积分得到燃油消耗量。

所述的机械传动系统模型分为机械传动子系统和电力传动子系统两大部分。在MTALAB R2001b/Simulink中，机械元件和电气元件也对应着不同的模型库(分别为SimDriveline和SimElectronics)，它们通过PS-Simulink Converter和Simulink-PSConverter实现了物理信号与数学信号的转换，并且通过数学信号相互传递信息。机械传动子系统包括了前传动、后传动和行星耦合机构(多个行星排、离合器、制动器)。在SimDriveline中有简单齿轮、行星排和离合器的成熟模块，而且考虑了齿轮的啮合损失、离合器的带排损失等，能够满足控制策略仿真的需要。

所述的电力传动系统模型包括动力电池组模型和两个电机模型，它们通过直流母线耦合在一起。从面向控制的角度出发，对动力电池组和两个电机都进行了等效和简化处理。其中，动力电池组等效为有内阻的可控电压源，其电动势和阻值都是荷电状态(SOC)的函数，具体映射关系由实验数据得到；两个电机等效为可控电流源，其电流值由电功率除以母线电压得到。此外，用电设备也连接在直流母线上，这里也将其等效为可控电流源，其功率值由用电循环工况给出。

所述的整车纵向动力学模型关注车辆的纵向运动。