基于负载补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能测试方法

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.012

摘要/Abstract

摘要：

由于功率分流混合动力系统性能测试台架与实际车辆的动力学特性存在差异，导致测试台架难以精确模拟实车的行驶负载特性，使得功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确度不高。为此，本文提出一种基于负载动态补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能台架测试方法。首先，建立了考虑实际车辆道路负载、模拟发动机、功率分流混合动力专用变速器（dedicated hybrid transmission， DHT）和测试台架传动系统的台架系统动力学模型；其次，针对纯电动至功率分流混合动力模式切换过程，对比分析了动力源的动态响应和台架系统模型的加载特性；然后，设计了基于转速闭环跟踪的转速前馈校正补偿器以提高负载模拟转速控制的抗干扰能力，并结合转矩前馈校正补偿器降低加载转矩的动态误差。最后，离线仿真和硬件在环台架试验结果表明：基于台架系统模型开发的负载动态补偿算法可提高测试台架加载精度32.67%以上，保证了功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确性。

关键词: 测试台架模型, 功率分流混合动力系统, 模式切换, 负载补偿

Abstract:

Due to the difference between the dynamic characteristics of the power split hybrid system performance test bench and the actual vehicle， it is difficult for the test bench to accurately emulate the driving load characteristics of the actual vehicle， so the accuracy of the mode transition performance test of the power split hybrid system is poor. Therefore， a test method based on load dynamic compensation is proposed for mode transition performance of power split hybrid system in this paper. Firstly， a bench system dynamics model is established， considering the actual vehicle road load， emulation engine， power split dedicated hybrid transmission， and bench driveline system. Secondly， the dynamic response of power source and the loading characteristics of bench system model are compared and analyzed for the mode transition process from pure electric to power split hybrid. Then， a speed feedforward correction compensator based on speed closed-loop tracking is designed to improve the anti-interference ability of the load emulation speed control， and combined with the torque feedforward correction compensator to reduce the dynamic error of the load torque. Finally， the off-line simulation and hardware-in-the-loop tests are carried out. The results show that the load dynamic compensation algorithm based on the bench system model can improve the load accuracy by more than 32.67%， which ensures the precision of the power split hybrid system mode transition performance test.

Key words: test bench model, power split hybrid system, mode transition, load compensation

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图/表 29

图1

表1

图2

表2

电机关键参数"

符号	描述	数值
$p M G 1$	MG1电机极对数	6
$p M G 2$	MG2电机极对数	6
$ψ m M G 1$	MG1电机磁链/Wb	0.005 45
$L q M G 1$	MG1电机q轴电感/mH	0.4
$L d M G 1$	MG1电机d轴电感/mH	0.2
$ψ m M G 2$	MG2电机磁链/Wb	0.010 6
$L q M G 2$	MG2电机q轴电感/mH	0.6
$L d M G 2$	MG2电机d轴电感/mH	0.3

表2

图3

图4

表3

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

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表5

图21

图22

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参考文献 17

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符号	描述	数值
m	车身质量/kg	1 530
f	滚动阻力系数	0.013 7
C_d	空气阻力系数	0.307
A	迎风面积/m²	2.19
R	车轮半径/m	0.31
i_FD	主减速比	3.529
ρ₁	前行星排传动比	3.174
ρ₂	后行星排传动比	2.355
J_MG1	MG1电机惯量/（kg·m²）	0.041
J_MG2	MG2电机惯量/（kg·m²）	0.072
J_ENG	发动机惯量/（kg·m²）	0.182
J_veh	车辆等效惯量/（kg·m²）	12.05
J_S1	前排太阳轮惯量/（kg·m²）	0.001
J_S2	后排太阳轮惯量/（kg·m²）	0.001
J_R	齿圈惯量/（kg·m²）	0.002
J_C	行星架惯量/（kg·m²）	0.002
c_veh	车辆等效阻尼/（N·m·s·rad^-1）	0.005
c_MG1	MG1电机输出轴阻尼/（N·m·s·rad^-1）	0.001
c_MG2	MG2电机输出轴阻尼/（N·m·s·rad^-1）	0.002
c_TDS	扭转减振器阻尼/（N·m·s·rad^-1）	0.1
k_MG1	MG1电机输出轴刚度/（N·m·rad^-1）	7 500
k_MG2	MG2电机输出轴刚度/（N·m·rad^-1）	12 500
k_TDS	扭转减振器刚度/（N·m·rad^-1）	619
k_L	DHT输出轴刚度/（N·m·rad^-1）	2 863.3

工作模式	发动机	MG1	MG2	B1	B2
纯电动模式	不工作	不工作	工作	工作	不工作
功率分流模式	工作	工作	工作	不工作	不工作
并联模式	工作	不工作	工作	不工作	工作

初始车速/（km·h^-1）	切换时间/s	方法	最大值/（N·m）	最小值/（N·m）	标准差/（N·m）	补偿效果/%
25	0.516	补偿前	59.36	-52.94	20.63	74.12
25	0.516	补偿后	14.94	-27.53	5.34	74.12
30	0.512	补偿前	60.11	-51.91	20.72	73.89
30	0.512	补偿后	14.98	-27.19	5.41	73.89
35	0.522	补偿前	61.09	-51.60	21.07	74.56
35	0.522	补偿后	15.43	-24.98	5.36	74.56

踏板开度χ/%	切换时间/s	方法	最大值/（N·m）	最小值/（N·m）	标准差/（N·m）	补偿效果/%
25	0.515	补偿前	56.83	-46.02	17.42	67.74
25	0.515	补偿后	16.85	-22.57	5.62	67.74
30	0.517	补偿前	60.51	-49.16	19.55	74.175
30	0.517	补偿后	15.16	-20.34	5.05	74.175
35%	0.521	补偿前	45.05	-42.19	14.36	58.29
35%	0.521	补偿后	12.49	-23.27	5.99	58.29

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