一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109543266A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201811346615.4(22)申请日2018.11.13(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人庄伟超黄泽豪殷国栋耿可可罗凯(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人颜盈静(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法(57)摘要本发明公开了一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，通过快速构建基特征矩阵、扭矩状态转移矩阵与角加速度状态转移矩阵，推导出状态空间表示的系统动力学方程，提取并定义了系统动力元件相关的系统特征矩阵。CN109543266ACN109543266A权利要求书1/3页1.一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：构建一个系统无连接状态下的基特征矩阵A0，所述基特征矩阵A0是系统无离合器连接状态下的一个与行星排大小有关的4NPG×4NPG基特征矩阵；步骤2：根据离合器的连接状态构建各模式对应的转矩状态转移矩阵M与角加速度状态转移矩阵P，结合基特征矩阵A0，推导出状态空间表示的系统动力学方程；步骤3：推导并检查系统特征矩阵A*。2.根据权利要求1所述的一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，其特征在于：所述基特征矩阵A0构建如下：当系统无离合器连接状态下，其动力学模型用公式表示为：所述T0与为基广义扭矩与基角加速度向量，表示为：TT0＝[TloadTeTMG1TMG20000](2)式中，Tload、Te、TMG1与TMG2分别为作用在动力耦合装置输出轴的阻力矩、发动机输出扭矩、MG1的输出扭矩与MG2的输出扭矩；与为动力耦合装置输出轴处、发动机、MG1与MG2的角加速度；与分别为第一行星齿轮排的行星架与第二行星齿轮排的齿圈的角加速度；F1与F2为第一行星齿轮排与第二行星齿轮排的齿轮内部单位作用力；J为与各动力元件惯量有关的3NPG×3NPG对角矩阵，该对角矩阵的前四个单元分别为车辆等效惯量Iv、发动机惯量Ie、电机惯量(IMG1,IMG2)与他们相连接的齿轮单元的惯量(Ir,Ic与Is)的和，剩下的对角单元根据齿圈、行星架与太阳轮的顺序依次填入没有连接动力单元的行星齿轮部分惯量；D为一个3NPG×NPG的矩阵，根据动力元件与行星排连接点的位置确定，其本质与行星齿轮的内力Fi有关，具体过程为，当某动力元件分别与太阳轮、行星架或者齿圈相连时，在矩阵D的相应动力元件位置填入与行星齿轮参数有关的-Si，-Ri与Si+Ri；DT为矩阵D进行转置得到；用0填补基特征矩阵A0的空余位置，至此完成基特征矩阵A0的构建：2CN109543266A权利要求书2/3页3.根据权利要求1或2所述的一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，其特征在于：所述扭矩状态转移矩阵M构建过程如下：构建大小为4NPG×4NPG的单位矩阵，称为基扭矩状态转移矩阵M0；对于基扭矩状态转移矩阵M0，若第i个行星齿轮连接点与第j排行星齿轮排连接点相连接，即使用下面的公式处理基扭矩状态转移矩阵M0：ithrow＝ithrow+jthrowjthrow＝[](5)若第i个行星齿轮连接点与车身相连，则直接消除基扭矩状态转移矩阵M0中的第i行，即ithrow＝[]；最后，扭矩状态转移矩阵M是一个(4NPG-NC′-NP)×4NPG的矩阵，其中NC′为处于连接状态的离合器数量；所述角加速度状态转移矩阵P，构建过程如下：构建大小为4NPG×4NPG的单位矩阵，称为基角加速度状态转移矩阵P0；利用以下公式：jthrow＝[]消除P0中第j行的元素，最后得到一个(4NPG-NC′-NP)×4NPG的矩阵；系统的动力学方程可通过下式求得：TA＝MA0MT＝MT0式中矩阵A是(4NPG-NC′-NP)×(4NPG-NC′-NP)的矩阵。4.根据权利要求3所述的一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，其特征在于：所述系统特征矩阵A*的构建具有如式中的基本形式：首先求取矩阵A的逆矩阵A-1，构建其中A-1可用下式表示，其大小与矩阵A一致：直接提取逆矩阵A-1中的相关位置元素以完成系统特征矩阵A*的构建。5.根据权利要求4所述的一种多模混合动力汽车行星齿轮动力耦合装置模型构建方法，其特征在于：若系统特征矩阵A*的任意行有三个元素为零，则代表其中的非零元素对应的动力元件与其它动力元件无关，将该行所有元素重置为零；若系统特征矩阵A*的第一行和第二行的第三个