基于AMESim的混合動力汽車控制策略設計與優化

莫宇等

摘要：為改善汽車的經濟性和排放性能，本文以并聯式混合動力汽車為研究對象，首先根據某款混合動力汽車設計要求，計算各個部件參數，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況下進行聯合仿真，最后集成Isight，采用NSGA-Ⅱ算法對控制參數進行優化，并進行優化后的整車經濟性和排放性能仿真分析對比，驗證了本文的控制策略設計與優化方法可行性。

關鍵詞：混合動力汽車；控制策略設計；遺傳算法；參數優化

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

與傳統汽車相比，混合動力汽車以其低油耗、低排放的優點受到人們的廣泛青睞。而混合動力汽車的動力系統部件參數與控制策略參數決定了整車的燃油經濟性和排放水平。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以及車輛內部的能量分配。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；瞬時優化控制策略；全局最優控制策略；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簡單，魯棒性好，所以目前應用較為廣泛。

在設定控制策略中具體參數時，一般根據設計者的經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最優。因此對混合動力汽車控制策略參數的優化是提升整車性能的重要之舉。

本文以某款新開發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，研究控制策略設計可行性，最后使用Isight對其控制策略關鍵參數進行優化，使其在保證動力性基礎上進一步降低油耗與排放。

1混合動力轎車動力系統設計

1.1動力總成設計

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

1.2動力系統參數設計

現以某款混合動力轎車為例進行計算。其主要的結構尺寸參數如下表1，技術指標如圖2所示：

1.2.1發動機參數設計

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