行星排混动系统的建模仿真方法、系统及存储介质与流程

本发明实施例涉及通信，特别涉及一种行星排混动系统的建模仿真方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着新能源汽车行业的快速发展，纯电和混合动力系统仿真模拟在汽车工业领域具有越来越广泛的应用前景，目前很多企业采用的仿真模拟方法中常见的是以驱动系统根据驾驶员和控制器的指令仿真出输出扭矩，然后车辆通过输出扭矩计算车辆的动态。然而，发明人发现，行星排混动系统存在多个自由度，需要结合通过多个扭矩耦合进行计算。因此目前的仿真模拟方法难以满足行星排混动系统的仿真要求。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的在于提供一种行星排混动系统的建模仿真方法、系统及计算机可读存储介质，可以解决目前的仿真模拟方法难以满足行星排混动系统的仿真要求的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的其中一个实施方式提供了一种行星排混动系统的建模仿真方法，所述方法运行在包括控制器模型、发动机模型、发电机模型、驱动电机模型、车辆模型以及行星排系统模型的建模仿真系统，所述行星排系统模型包括太阳轮、行星架和齿圈，其中，所述方法包括：

3、所述控制器模型根据踏板信号计算整车需求功率，并将所述整车需求功率进行功率分流，分配给所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型，得到发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩；

4、所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型分别根据自身的运行特性，将所述发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩转换为发动机输出扭矩、发电机输出扭矩以及驱动电机输出扭矩，并将所述发动机输出扭矩、发电机输出扭矩以及驱动电机输出扭矩发送给行星排系统模型；

5、所述车辆模型根据所述行星排系统模型中的齿圈转速以及所述车辆模型的阻力值，计算所述车辆阻力扭矩，并将所述阻力扭矩发送给所述行星排系统模型；

6、所述行星排系统模型根据所述发动机输出扭矩、发电机输出扭矩、驱动电机输出扭矩以及所述车辆阻力扭矩，计算太阳轮、行星架和齿圈的动态运行状态，并根据所述动态运行状态计算车速。

7、本发明其中一个实施例中，所述将所述整车需求功率进行功率分流，分配给所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型，得到发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩，包括：

8、当所述建模仿真系统中电池的剩余容量大于或等于第一预设值时，分配给所述驱动电机模型的驱动电机需求扭矩ttm、分配给所述发动机模型的发动机需求扭矩tice，及分配给所述发电机模型的发电机需求扭矩tgen分别为：

9、ttm＝tdmnd，tice＝0，tgen＝0，其中tdmnd为所述整车需求功率；

10、当所述建模仿真系统中的电池剩余容量小于第一预设值但大于第二预设值时，分配给所述驱动电机模型的驱动电机需求扭矩ttm、分配给所述发动机模型的发动机需求扭矩tice，及分配给所述发电机模型的发电机需求扭矩tgen分别为：

11、tice＝tice_opt，tgen＝f(ωice_opt)，

12、其中，tice_opt为通过实验获得的发动机的优化扭矩，ωice_opt为通过实验获得的发动机的优化转速，α代表行星排速比；

13、当所述建模仿真系统中的电池剩余容量小于或等于第二预设值时，分配给所述驱动电机模型的驱动电机需求扭矩ttm、分配给所述发动机模型的发动机需求扭矩tice，及分配给所述发电机模型的发电机需求扭矩tgen分别为：

14、tice＝tice_max，tgen＝f(ωice_max)，

15、其中，tice_max为发动机的最大输出扭矩，ωice_max为发动机的最大转速。

16、本发明其中一个实施例中，所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型分别根据自身的运行特性，将所述发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩转换为发动机输出扭矩、发电机输出扭矩以及驱动电机输出扭矩，包括：

17、当发动机启动以后，高于怠速正常运行时，所述发动机输出扭矩tice_out为：

18、tice_out＝min(tice_max(ωice),tice)，

19、其中，tice_max(ωice)为发动机在转速ωice下对应的最大输出扭矩；tice为发动机需求扭矩；

20、当发动机停机状态，低于怠速时，发动机输出扭矩tice_out为：

21、

22、其中，tice_t为发动机的拖动扭矩，tice_f为发动机的阻力扭矩，jice为发动机转动惯量，d为扭转阻尼，c为扭转刚度，θ为角位移，是角速度，是角加速度；

23、所述驱动电机输出扭矩ttm_out为：

24、ttm_out＝max(ttm_min(ωtm),min(ttm_max(ωtm)，ttm))

25、其中，ttm_min(ωtm)为驱动电机在对应转速ωtm下的可输出的最小扭矩，ttm_max(ωtm)为驱动电机在对应转速ωtm下可输出的最大扭矩，ttm为所述驱动电机需求扭矩；

26、所述发电机输出扭矩tgen_out为：

27、tgen_out＝max(tgen_min(ωgen),min(tgen_max(ωgen),tgen)

28、其中，tgen_min(ωgen)为发电机在对应转速ωgen下的可输出的最小扭矩，tgen_max(ωgen)为发电机在对应转速ωgen下可输出的最大扭矩，tgen为所述发电机需求扭矩。

29、本发明其中一个实施例中，所述车辆模型根据所述行星排系统模型中的齿圈转速以及所述车辆模型的阻力值，计算所述车辆阻力扭矩，包括：

30、利用下述公式计算车辆阻力扭矩tf：

31、tf＝ffrwhird

32、

33、其中，ff为所述车辆模型的阻力值，rwh为车轮半径，ird为主减速比，mveh为车辆的重量；μ为车轮的滚阻系数；pa为空气密度；cd为车辆的风阻系数；avehh为迎风面积；α为当前的坡度；g表示重力加速度；表示当前车速。

34、本发明其中一个实施例中，所述动态运行状态包括太阳轮、行星架和齿圈的转速及加速度，以及所述行星排系统模型根据所述发动机输出扭矩、发电机输出扭矩、驱动电机输出扭矩以及所述车辆阻力扭矩，计算太阳轮、行星架和齿圈的动态运行状态，包括：

35、利用下述方法计算太阳轮、行星架和齿圈的加速度：

36、计算齿圈产生的角加速度

37、

38、计算行星架产生的角加速度

39、

40、计算太阳轮产生的角加速度

41、

42、其中，齿圈的扭矩tr为车轮的阻力扭矩tf与驱动电机扭矩输出扭矩ttm_out之和；太阳轮扭矩ts为发电机输出扭矩tgen_out；行星架扭矩tc为发动机输出扭矩tice_out；f表示行星齿圈对齿圈的力；rr表示齿圈半径，rs表示太阳轮半径，rc表示齿圈半径jr表示等效齿圈转动惯量，jc表示行星架转动惯量，js表示太阳轮转动惯量；

43、根据所述太阳轮、行星架和齿圈的加速度分别计算得到齿圈，太阳轮和行星架的转速：

44、rsωs+rrωr＝(rs+rr)ωc

45、

46、其中，ωs为太阳轮的转速，ωr为齿圈的转速，以及ωc为行星架的转速。

47、本发明其中一个实施例中，所述根据所述动态运行状态计算车速，包括：

48、根据所述齿圈转速ωr计算车速vveh：

49、

50、其中，rwh为车轮半径，ird为车轮的主减速比。

51、本发明其中一个实施例中，所述建模仿真系统还包括驾驶员模型，以及所述控制器模型根据踏板信号计算整车需求功率之前，所述方法还包括:

52、根据车辆的运行场景和运行工况，利用所述驾驶员模型模拟调整加速踏板和制动踏板开度的位置，输出对应的踏板信号。

53、为解决上述技术问题，本发明的其中一个实施方式还提供了一种行星排混动系统的建模仿真系统，所述建模仿真系统包括控制器模型、发动机模型、发电机模型、驱动电机模型、车辆模型以及行星排系统模型，所述行星排系统模型包括太阳轮、行星架和齿圈，其中：

54、所述控制器模型，用于根据踏板信号计算整车需求功率，并将所述整车需求功率进行功率分流，分配给所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型，得到发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩；

55、所述发动机模型、发电机模型及驱动电机模型，分别用于根据自身的运行特性，将所述发动机需求扭矩、发电机需求扭矩以及驱动电机需求扭矩转换为发动机输出扭矩、发电机输出扭矩以及驱动电机输出扭矩，并将所述发动机输出扭矩、发电机输出扭矩以及驱动电机输出扭矩发送给所述行星排系统模型；

56、所述车辆模型，用于根据所述行星排系统模型中的齿圈转速以及所述车辆模型的阻力值，计算所述车辆阻力扭矩，并将所述阻力扭矩发送给所述行星排系统模型；

57、所述行星排系统模型，用于根据所述发动机输出扭矩、发电机输出扭矩、驱动电机输出扭矩以及所述车辆阻力扭矩，计算太阳轮、行星架和齿圈的动态运行状态，并根据所述动态运行状态计算车速。

58、本发明其中一个实施例中，所述建模仿真系统还包括驾驶员模型，用于根据车辆的运行场景和运行工况，模拟调整加速踏板和制动踏板开度的位置，输出对应的踏板信号。

59、为解决上述技术问题，本发明的其中一个实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可读指令，所述机器可读指令在被处理器调用和执行时，实现上述所述的行星排混动系统的建模仿真方法。

60、本发明实施例通过对行星架输入扭矩、太阳轮输入扭矩及齿圈输入扭矩进行动态耦合计算，考虑到了行星排混动系统的多个自由度，满足了行星排混动系统的仿真要求。