本發(fā)明涉及混動(dòng)車輛的仿真，尤其涉及一種混動(dòng)車輛的碳排放仿真方法。

背景技術(shù)：

1、溫室氣體主要包括co2，ch4，n2o。其中，co2是最主要的溫室氣體排放。在2002-2023年期間，因化石燃料燃燒和水泥生產(chǎn)造成的co2年均排放量為每年8.3gt?c，其中2023年高達(dá)9.5gt?c，比1990年水平高出54％。氣候變暖帶來(lái)的危害巨大，各國(guó)均已開(kāi)始控制溫室氣體排放，co2排放可稱為碳排放。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的規(guī)定，ch4和n2o作為重要的溫室氣體，也可以根據(jù)其溫室氣體效應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)化為co2排放。

2、由于碳排放與油耗強(qiáng)相關(guān)，我國(guó)控制交通行業(yè)碳排放主要以控制油耗為主?！吨匦蜕逃密囕v燃料消耗量限值》目前已經(jīng)發(fā)展到四階段，油耗限值征求意見(jiàn)稿中表明油耗會(huì)加嚴(yán)13％～16％左右，這將進(jìn)一步推動(dòng)節(jié)能技術(shù)在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用，清潔高效環(huán)保成了眾多重型車廠商的追求。在全球“雙碳”的發(fā)展背景下，商用車混合動(dòng)力技術(shù)作為傳統(tǒng)動(dòng)力技術(shù)升級(jí)的主要方向受到越來(lái)越多整車廠的青睞。混合動(dòng)力技術(shù)的布置形式主要包括串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)。并聯(lián)混動(dòng)技術(shù)由于其控制簡(jiǎn)單，并且能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)，被作為應(yīng)用較多的構(gòu)型。

3、目前關(guān)于混合動(dòng)力商用車的碳排放主要以實(shí)測(cè)為主，實(shí)測(cè)法耗費(fèi)成本巨大，需要協(xié)調(diào)人力和設(shè)備，且設(shè)備的精度也影響到其結(jié)果準(zhǔn)確性。一般實(shí)測(cè)時(shí)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已完成，進(jìn)行再次優(yōu)化的工作量巨大。ch4和n2o的排放設(shè)備極其昂貴，僅得知碳排放無(wú)法代替所有溫室氣體，因此需要開(kāi)發(fā)一種并聯(lián)混動(dòng)商用車碳排放仿真方法，能夠在動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就計(jì)算出并聯(lián)混動(dòng)商用車的所有溫室氣體排放結(jié)果，并針對(duì)性進(jìn)行優(yōu)化，這樣可以節(jié)約時(shí)間成本和設(shè)備成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種混動(dòng)車輛的碳排放仿真方法，用于分析混動(dòng)車輛的整車碳排放，有利于混動(dòng)車輛在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，大幅降低成本。

2、具體地，本發(fā)明提出了一種混動(dòng)車輛的碳排放仿真方法，包括步驟：

3、s1，獲取混動(dòng)車輛的整車基本參數(shù)并設(shè)定目標(biāo)參數(shù)；

4、s2，基于目標(biāo)參數(shù)計(jì)算混動(dòng)車輛需要配備的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)；

5、s3，基于動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)在simulink中建立混動(dòng)車輛控制策略，并建立混動(dòng)車輛的車輛模型；

6、s4，在車輛模型中建立目標(biāo)循環(huán)工況任務(wù)并運(yùn)行，計(jì)算整車油耗；

7、s5，基于整車油耗計(jì)算整車碳排放因子efco2；

8、s6，基于車輛模型所選發(fā)動(dòng)機(jī)的n2o和ch4排放因子轉(zhuǎn)化為整車碳排放因子efco2，n2o和efco2，ch4；整車碳排放efco2，vehicle＝efco2+efco2，n2o+efco2，ch4。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟s1中，整車基本參數(shù)包括車輛整備質(zhì)量，滿載質(zhì)量，風(fēng)阻系數(shù)，迎風(fēng)面積，輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)，輪胎滾動(dòng)半徑；目標(biāo)設(shè)定參數(shù)包括目標(biāo)最高車速，0-100km加速時(shí)間和爬坡度。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，風(fēng)阻系數(shù)采用隨車輛速度變化的修正值，以提高仿真精度。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟s2中，動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、主減速器、變速箱、電機(jī)和電池的各項(xiàng)參數(shù)。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟s3中，混動(dòng)車輛控制策略包括制動(dòng)控制策略和驅(qū)動(dòng)控制策略，混動(dòng)車輛控制策略的目標(biāo)均是以油耗最低為原則，使得混動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)間最短和發(fā)動(dòng)機(jī)工作在熱效率最高的點(diǎn)。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)控制策略包括整車需求功率計(jì)算、動(dòng)力系統(tǒng)模式狀態(tài)判斷及車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)各模式控制邏輯。

14、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，整車需求功率的計(jì)算公式為：

15、驅(qū)動(dòng)功率pdrive＝驅(qū)動(dòng)力f×目標(biāo)車速v；

16、整車需求功率prequest＝(驅(qū)動(dòng)功率pdrive+車輛附件功率)/傳動(dòng)效率η。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，動(dòng)力系統(tǒng)模式狀態(tài)判斷的判斷條件由simulink計(jì)算輸出相應(yīng)的標(biāo)志位信號(hào)給stateflow模塊，stateflow模塊用于完成車輛的模式轉(zhuǎn)移。

18、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)包括純電動(dòng)運(yùn)行模式、混動(dòng)模式和加速模式；

19、基于整車需求功率prequest，當(dāng)前加速踏板開(kāi)度la、當(dāng)前車速v，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n和電池soc生成車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)各模式控制邏輯的判斷條件。

20、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，判斷條件包括：

21、當(dāng)電池soc>70％，且整車需求功率prequest<電池放電功率pbattery×傳動(dòng)效率η，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入純電動(dòng)運(yùn)行模式；

22、當(dāng)電池soc<30％，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向電池充電，且發(fā)動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)車輛，車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入混動(dòng)模式；

23、當(dāng)當(dāng)前車速v和前一秒車速相比浮動(dòng)超過(guò)±％2，則車輛驅(qū)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入加速模式。

24、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，制動(dòng)控制策略包括制動(dòng)模式判斷、電制動(dòng)及機(jī)械制動(dòng)的需求計(jì)算。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟s4中，在目標(biāo)循環(huán)工況任務(wù)中輸入目標(biāo)工況車速，循環(huán)公里數(shù)d，瞬態(tài)加速度，車輛模型根據(jù)目標(biāo)循環(huán)工況任務(wù)的瞬態(tài)速度和加速度計(jì)算整車油耗。

26、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟s5中，基于整車油耗計(jì)算整車碳排放因子efco2的計(jì)算公式為：

27、

28、其中，effuel為單位油耗的co2排放因子指南理論值，單位是gco2/kgfuel；bsfc為仿真整車油耗結(jié)果,l/100km；ρ為燃油密度，單位是g/cm3。

29、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s6包括：

30、s61，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的n2o和ch4基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的排放map；

31、s62，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩通過(guò)二維look-up法查找對(duì)應(yīng)的n2o和ch4比排放量；

32、s63,計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功wengine；

33、s64，基于仿真里程d和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功wengine，將n2o排放因子mn2o和ch4排放因子mch4分別轉(zhuǎn)化為整車碳排放因子efco2，n2o和efco2，ch4。

34、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，整車碳排放因子efco2，n2o的計(jì)算公式為：

35、

36、整車碳排放因子efco2，ch4的計(jì)算公式為：

37、

38、本發(fā)明提供的一種混動(dòng)車輛的碳排放仿真方法，基于simulink仿真工具，輸入整車基本參數(shù)，計(jì)算所需動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，并結(jié)合混動(dòng)車輛實(shí)際運(yùn)行工況，達(dá)到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性仿真的高度符合性，實(shí)現(xiàn)了混動(dòng)車輛在整車性能設(shè)計(jì)匹配過(guò)程中的合理性驗(yàn)證，從而保證整車在可靠性實(shí)車驗(yàn)證的理想效果，同時(shí)節(jié)省了大量的人力物力。

39、應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說(shuō)明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。