基于AMESim的混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略設(shè)計(jì)與優(yōu)化

莫宇等

摘要：為改善汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性和排放性能，本文以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)為研究對(duì)象，首先根據(jù)某款混合動(dòng)力汽車(chē)設(shè)計(jì)要求，計(jì)算各個(gè)部件參數(shù)，并在AMESim軟件上搭建了整車(chē)模型；然后采用邏輯門(mén)限值控制策略中的電力輔助控制策略，基于Matlab-Simulink搭建電力輔助控制策略，并在NEDC212況下進(jìn)行聯(lián)合仿真，最后集成Isight，采用NSGA-Ⅱ算法對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行優(yōu)化后的整車(chē)經(jīng)濟(jì)性和排放性能仿真分析對(duì)比，驗(yàn)證了本文的控制策略設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法可行性。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車(chē)；控制策略設(shè)計(jì)；遺傳算法；參數(shù)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2018）01-0008-06

引言

與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，混合動(dòng)力汽車(chē)以其低油耗、低排放的優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛青睞。而混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)部件參數(shù)與控制策略參數(shù)決定了整車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放水平。尤其控制策略作為混合動(dòng)力汽車(chē)的核心，決定了整車(chē)的工作狀態(tài)以及車(chē)輛內(nèi)部的能量分配。目前混合動(dòng)力汽車(chē)的控制策略主要可以分為四種類(lèi)型：基于邏輯門(mén)限能量管理策略；瞬時(shí)優(yōu)化控制策略；全局最優(yōu)控制策略；智能型能量管理策略。其中基于邏輯門(mén)限能量管理策略實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，魯棒性好，所以目前應(yīng)用較為廣泛。

在設(shè)定控制策略中具體參數(shù)時(shí)，一般根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)或者多次的嘗試來(lái)進(jìn)行確定，但是這并不能保證所取參數(shù)最優(yōu)。因此對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略參數(shù)的優(yōu)化是提升整車(chē)性能的重要之舉。

本文以某款新開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力汽車(chē)為例，通過(guò)AMEsim，Simulink建立整車(chē)模型與控制策略模型，研究控制策略設(shè)計(jì)可行性，最后使用Isight對(duì)其控制策略關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使其在保證動(dòng)力性基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低油耗與排放。

1混合動(dòng)力轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1動(dòng)力總成設(shè)計(jì)

本文采用并聯(lián)式混合動(dòng)力總成，包括內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，二者既可以分開(kāi)運(yùn)作單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，也可以聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力總成布置如圖1所示：

1.2動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

現(xiàn)以某款混合動(dòng)力轎車(chē)為例進(jìn)行計(jì)算。其主要的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表1，技術(shù)指標(biāo)如圖2所示：

1.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)作為混合動(dòng)力汽車(chē)的主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)源，在各種工況幾乎都要使用，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、行車(chē)充電、混合驅(qū)動(dòng)等等。因此發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的選擇關(guān)系到汽車(chē)的動(dòng)力性能好壞，影響著排放性和經(jīng)濟(jì)型的優(yōu)劣。根據(jù)最高車(chē)速來(lái)初步選定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率：