基于AMESim的混合動力汽車控制策略設(shè)計與優(yōu)化

莫宇等

摘要：為改善汽車的經(jīng)濟性和排放性能，本文以并聯(lián)式混合動力汽車為研究對象，首先根據(jù)某款混合動力汽車設(shè)計要求，計算各個部件參數(shù)，并在AMESim軟件上搭建了整車模型；然后采用邏輯門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況下進行聯(lián)合仿真，最后集成Isight，采用NSGA-Ⅱ算法對控制參數(shù)進行優(yōu)化，并進行優(yōu)化后的整車經(jīng)濟性和排放性能仿真分析對比，驗證了本文的控制策略設(shè)計與優(yōu)化方法可行性。

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

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）01-0008-06

引言

與傳統(tǒng)汽車相比，混合動力汽車以其低油耗、低排放的優(yōu)點受到人們的廣泛青睞。而混合動力汽車的動力系統(tǒng)部件參數(shù)與控制策略參數(shù)決定了整車的燃油經(jīng)濟性和排放水平。尤其控制策略作為混合動力汽車的核心，決定了整車的工作狀態(tài)以及車輛內(nèi)部的能量分配。目前混合動力汽車的控制策略主要可以分為四種類型：基于邏輯門限能量管理策略；瞬時優(yōu)化控制策略；全局最優(yōu)控制策略；智能型能量管理策略。其中基于邏輯門限能量管理策略實現(xiàn)簡單，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，一般根據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗或者多次的嘗試來進行確定，但是這并不能保證所取參數(shù)最優(yōu)。因此對混合動力汽車控制策略參數(shù)的優(yōu)化是提升整車性能的重要之舉。

本文以某款新開發(fā)的混合動力汽車為例，通過AMEsim，Simulink建立整車模型與控制策略模型，研究控制策略設(shè)計可行性，最后使用Isight對其控制策略關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化，使其在保證動力性基礎(chǔ)上進一步降低油耗與排放。

1混合動力轎車動力系統(tǒng)設(shè)計

1.1動力總成設(shè)計

本文采用并聯(lián)式混合動力總成，包括內(nèi)燃機與電機兩套驅(qū)動系統(tǒng)，二者既可以分開運作單獨驅(qū)動，也可以聯(lián)合驅(qū)動，其動力總成布置如圖1所示：

1.2動力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計

現(xiàn)以某款混合動力轎車為例進行計算。其主要的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表1，技術(shù)指標如圖2所示：

1.2.1發(fā)動機參數(shù)設(shè)計

發(fā)動機作為混合動力汽車的主要驅(qū)動力來源，在各種工況幾乎都要使用，單獨驅(qū)動、行車充電、混合驅(qū)動等等。因此發(fā)動機最大功率的選擇關(guān)系到汽車的動力性能好壞，影響著排放性和經(jīng)濟型的優(yōu)劣。根據(jù)最高車速來初步選定發(fā)動機最大功率：