混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质与流程

1.本发明实施例涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.混合动力的启停过程更快速，nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能更好。混合动力总成启停过程多采用48v的p1电机进行助力，启动时电机克服发动机摩擦阻力，将发动机转速拖到高转速以避开飞轮共振转速点，减小启动抖动及冲击；熄火时电机提供负载并克服旋转惯性力，将发动机转速快速降为0，减小熄火时间。基于此，混合动力启停过程表现很大程度上受电机的能力、电机扭矩加载速率、点火转速、飞轮减振参数等影响，一方面，由于锂电池的特性，极冷、极热、常温工况下电池容量不同，从而导致电机能力存在差异，发动机摩擦阻力也不同；另一方面，电机扭矩加载速率、点火转速则由标定策略控制，飞轮的减振参数则由硬件决定，匹配不合理的电机加载扭矩、加载斜率及减振器结构参数会导致启动失败、启动时间长、启动噪声大、熄火异响、熄火时间长、飞轮并圈等可靠性及nvh问题，因此，启动熄火标定策略的匹配分析对于混合动力启停工况尤为重要。
3.现有的混合动力车型在启停过程依然存在nvh及可靠性问题，如启停抖动、启动时间过长、启停异响等nvh问题，异常启动过程中飞轮并圈导致输入轴断裂等可靠性问题；启停过程中产生的nvh及可靠性问题主要原因为启停过程中电机扭矩及加载斜率、点火转速、减振器结构参数等匹配不合理导致，上述nvh及可靠性问题，当前没有相关计算方法、流程及明确的指标判断，无法在设计初期预测启停过程中的nvh及可靠性问题风险；上述nvh及可靠性问题，严重影响动力总成与整车声品质及产品的上市；后期若出现启停问题，要解决此类nvh问题，只能在整车上进行调试，且需要第三方人员现场支持，费时费力。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质，通过仿真手段能够有效地规避nvh及耐久风险。
5.本发明实施例的一个方面提供一种混合动力启停工况的仿真优化方法。所述方法包括：建立混合动力传动系统启停工况下的一维扭振模型；确定混合动力启停工况下的影响启停表现的影响参数和用于评价启停表现的评价参数；基于所述影响参数的值来对所述传动系统启停工况下的一维扭振模型进行仿真；提取仿真结果得到的所述评价参数的值；基于所述评价参数的值来进行分析；以及基于分析结果来调整和优化所述影响参数中至少一个参数的值。
6.进一步地，所述建立混合动力传动系统启停工况下的一维扭振模型包括：收集混合动力总成结构的参数与传动系统的几何数据；确定所述传动系统在启停工况下的简化思
路；及基于收集到的所述混合动力总成的结构参数与传动系统的几何数据并根据所述简化思路来建立所述传动系统启停工况下的一维扭振模型。
7.进一步地，所述确定所述传动系统在启停工况下的简化思路包括：将发动机主体部分简化为扭振减振器、曲拐连杆活塞、起动机、飞轮模块及缸压控制模块；将曲轴各轴段以中央截面为界将轴系划分为若干段，每一段用一个集中的转动惯量代替；及将模型简化到离合器初级。
8.进一步地，所述方法还包括：基于所述传动系统的几何数据建立有限元网格模型，并计算得到各个简化部分的扭转惯量和扭转刚度；及将计算得到的各个简化部分的扭转惯量和扭转刚度加载到所述一维扭振模型中。
9.进一步地，所述影响参数包括启停标定策略及飞轮减振参数，所述方法还包括：将所述启停标定策略输入到所述一维扭振模型中。
10.进一步地，所述启停标定策略包括电机加载扭矩、电机加载速率及点火转速。
11.进一步地，所述评价参数包括飞轮主次级转速、飞轮角加速度、飞轮相对转角及传动轴瞬时动态扭矩。
12.进一步地，所述基于所述评价参数的值来进行分析包括：通过所述飞轮主次级转速来判断启停是否成功；通过分析飞轮主次级转速及飞轮相对转角来判断是否存在启动和/或熄火时间过长、启动速率过快、启动飞轮并圈风险、熄火飞轮异响的nvh风险；通过所述飞轮角加速度来判断是否存在齿轮敲击风险；及通过传动轴瞬时动态扭矩来分析是否存在轴可靠性风险。
13.本发明实施例的另一个方面提供一种混合动力启停工况的仿真优化系统。所述仿真优化系统包括一个或多个处理器，用于实现如上所述的混合动力启停工况的仿真优化方法。
14.本发明实施例的又一个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如上所述的混合动力启停工况的仿真优化方法。
15.本发明一个或多个实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质借助了计算机辅助工具(cae，computer aided engineering)，可以前期预测nvh问题的发生；可在产品开发初期对混合动力总成启停工况进行仿真评估，避免后期出现问题增加开发费用和时间成本；通过对启停过程中的标定策略(电机扭矩及电机加载斜率、点火转速)进行优化来规避启停过程中的耐久及nvh问题。
16.本发明一个或多个实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质较易实现，无需增加成本。
附图说明
17.图1为本发明一个实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法的总体流程图；
18.图2为本发明一个实施例的混合动力启停工况仿真优化方法的具体步骤；
19.图3为本发明一个实施例的混合动力启停工况的仿真优化系统的示意性框图。
具体实施方式
20.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
21.在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
22.本发明实施例提供了一种混合动力启停工况的仿真优化方法。图1揭示了本发明一个实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法的流程图，图2揭示了本发明一个实施例的混合动力启停工况仿真优化方法的具体步骤。结合参照图1和图2所示，本发明一个实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法可以包括步骤s1至步骤s6。
23.在步骤s1中，建立混合动力传动系统启停工况下的一维扭振模型。
24.在一些实施例中，步骤s1的建立混合动力传动系统启停工况下的一维扭振模型可以进一步包括步骤s11至步骤s13。
25.在步骤s11中，可以收集混合动力总成的结构参数与传动系的几何数据，其包括动力总成传动系2d图纸、3d几何数模、传动系统布置截面示意图、发动机与变速器的结构参数、启停工况激励载荷、启停工况标定策略。
26.在步骤s12中，可以确定传动系统在启停工况下的简化思路。
27.在步骤s13中，可以基于步骤s11收集到的混合动力总成的结构参数与传动系的几何数据并根据步骤s12中的简化思路来建立传动系统启停工况下的一维扭振模型。
28.由于车辆传动系统是典型的时变系统，因此，可以根据启停工况来对预建立的仿真模型进行逐级简化。
29.在一些实施例中，可以将发动机主体部分简化为tvd(torsional vibration damper，扭振减振器)、曲拐连杆活塞、起动机、飞轮模块及缸压控制模块。
30.将曲轴各轴段以中央截面为界将轴系划分为若干段，每一段用一个集中的转动惯量代替。
31.由于在启停工况下离合器断开，因此，可以将计算模型简化到离合器初级。
32.可以基于上面的简化思路，来建立传动系统启停工况下的一维扭振模型。
33.在步骤s2中，确定混合动力启停工况下的影响启停表现的影响参数和用于评价启停表现的评价参数。
34.其中，影响启停表现的影响参例如可以包括但不限于启停标定策略及飞轮减振参数。
35.在一些实施例中，启停标定策略包括电机加载扭矩、电机加载速率及点火转速。
36.用于评价启停表现的评价参数例如可以包括但不限于飞轮主次级转速、飞轮角加速度、飞轮相对转角及传动轴瞬时动态扭矩。
37.本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法还包括：将启停标定策略输入到搭建好的启停工况下的一维扭振模型中。
38.在一些实施例中，本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法还可以包括：基于传动系统的几何数据建立有限元网格模型，并计算得到各个简化部分的扭转惯量和扭转刚度；并将计算得到的各个简化部分的扭转惯量和扭转刚度加载到一维扭振模型中。在步骤s3中，基于影响参数的值来对传动系统启停工况下的一维扭振模型进行仿真。
39.施加启停载荷，并设置启停标定策略(电机扭矩及电机加载斜率、点火转速)，确认计算边界后对一维扭振模型进行仿真求解。
40.在步骤s4中，提取仿真结果得到的评价参数的值。
41.从步骤s3中的仿真结果中提取飞轮主次级转速、飞轮角加速度、飞轮相对转角，传动轴瞬时动态扭矩等评价参数的值。
42.在步骤s5中，基于评价参数的值来进行分析。
43.根据步骤s4中所得到的评价参数的值，结合不同混合动力架构对启停的要求，通过飞轮主次级转速来判断启停是否成功；通过分析飞轮主次级转速(0到怠速转速、怠速转速到0)及飞轮相对转角来判断是否存在启动和/或熄火时间过长、启动速率过快、启动飞轮并圈风险、熄火飞轮异响的nvh风险；通过飞轮角加速度来判断是否存在齿轮敲击风险；通过传动轴瞬时动态扭矩来分析是否存在轴可靠性风险。
44.在步骤s6中，基于分析结果来调整和优化影响参数中至少一个参数的值。
45.根据步骤s5中的分析结果，若存在相应问题，则可以对启停标定策略或飞轮减振参数等进行仿真优化调整，并重复上述步骤，直到找出可工程化的解决方案。从而，通过计算机仿真可以最终获得一组最优的影响参数的值。
46.本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法可以快速计算启停过程中的传动轴系位移、速度、角加速度、瞬时动态扭矩，来评价启停表现，并解决启停过程中的nvh及可靠性问题，如启停失败、启动熄火时间长、启动冲击、抖动、飞轮并圈等。
47.本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法借助了计算机辅助工具(cae，computer aided engineering)，可以前期预测nvh问题的发生；可在产品开发初期对混合动力总成启停工况进行仿真评估，避免后期出现问题增加开发费用和时间成本；通过对启停过程中的标定策略(电机扭矩及电机加载斜率、点火转速)进行优化来规避启停过程中的耐久及nvh问题。
48.本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法较易实现，无需增加成本。
49.本发明实施例还提供了一种混合动力启停工况的仿真优化系统200。图3揭示了本发明一个实施例的混合动力启停工况的仿真优化系统200的示意性框图。如图3所示，混合动力启停工况的仿真优化系统200可以包括一个或多个处理器201，用于实现上面任一实施例所述的混合动力启停工况的仿真优化方法。在一些实施例中，混合动力启停工况的仿真
优化系统200可以包括计算机可读存储介质202，计算机可读存储介质202可以存储有可被处理器201调用的程序，可以包括非易失性存储介质。在一些实施例中，混合动力启停工况的仿真优化系统200可以包括内存203和接口204。在一些实施例中，本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化系统200还可以根据实际应用包括其他硬件。
50.本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化系统200具有与上面所述的混合动力启停工况的仿真优化方法相类似的有益技术效果，故，在此不再赘述。
51.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有程序，该程序被处理器执行时，可以实现上面任一实施例所述的混合动力启停工况的仿真优化方法。
52.本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括但不限于：相变存储器/阻变存储器/磁存储器/铁电存储器(pram/rram/mram/feram)等新型存储器、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
53.以上对本发明实施例所提供的混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明实施例的混合动力启停工况的仿真优化方法及其系统及计算机可读存储介质进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本发明所附权利要求书的保护范围内。