并联混合动力汽车传动系速比优化

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1、第35卷第6期河南科技大学学报:自然科学版Vol．35No．62014年12月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology:NaturalScienceDec．2014文章编号:1672－6871(2014)06－0025－05并联混合动力汽车传动系速比优化高建平，乔宏冰，郗建国，葛坚，赵金宝(河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳471003)摘要:为了进一步提高混合动力汽车燃油经济性，使用仿真软件Cruise建立整车性能仿真模型，并集成到优化平台Isight软件

2、中，对传动系速比参数进行优化和匹配。为了提高优化速度，建立了响应面近似模型作为优化时的代理模型，并利用Isight软件中的多岛遗传算法和序列二次规划算法建立组合优化算法。研究结果表明:优化后在满足整车动力性设计指标的前提下，循环工况下的百公里综合油耗降低了7．20%，优化速度提高了30倍。关键词:混合动力汽车;传动系速比;响应面近似模型;组合优化算法中图分类号:U469．72文献标志码:A0引言在混合动力汽车动力源确定的条件下，混合动力汽车传动系对整车的动力性和燃油经济性有重要影响。优化混合动力汽车传动系参数，是在

3、保证整车动力性能设计指标的前提下降低整车的燃油消耗的一个重要途径。传统的优化模型多建立在理想的整车数学模型基础之上，没有考虑汽车实际行驶中各种条件变化，是一种理想近似，如复合型法、模糊优化法;用Advisor建立混合动力汽车仿真模型，基于［1－3］Matlab优化工具箱进行优化多采用遗传算法，但遗传算法效率低、精度不高且消耗时间长。在Cruise软件中建立整车性能仿真模型，然后利用Isight进行确定性优化，将Cruise软件集成到Isight软件环境下运行，由于Isight软件能够在运行中自动调用Cruise软件

4、，并改写Cruise软件中的参数，同时也可读取输出文件中的计算结果数据，因而保证优化过程自动运行。为提高优化速度，本文建立了Cruise整车性能仿真模型的响应面近似模型作为优化时的代理模型，并利用Isight软件中的多岛遗传算法(MIGA)加序列二次规划算法(NLPQL)的优化算法，对混合动力汽车的传动系速比参数进行优化。1混合动力汽车仿真模型Cruise软件所计算模块都经过实验数据的标定，仿真结果更接近于真实情况。因此，可以基于Cruise建立混合动力汽车的整车性能仿真模型，进行相关动力性和经济性的［4－9］仿真

5、计算，根据混合动力汽车动力总成的的结构特点，在Cruise中建立了该车的动态分析模型，其结构如图1所示。混合动力汽车为双离合单轴并联结构，包括发动机、电机、动力电池、电磁离合器和半轴等。发动机通过自动离合器1与驱动电机连接，电机经过电磁离合器2直接与变速图1混合动力汽车结构示意图器相连，然后动力由主减半轴传递到车轮上。动力电池与电机相连，实现电量的冲放。该系统中电机既是动力驱动装置，又是起动、发电一体化系统。通常情况下电磁离合器2做闭合状态。当电磁离合器1断开时，由电机单独驱动车辆运行;当电磁离合器1结合时，电机和

6、发动机可以同时驱动车辆运行。根据此车辆动力系统的布置要求，该车辆所应该具有的工作模式有怠速停机、纯电动起步、发动机基金项目:国家“十二五”863计划基金项目(2012AA111603)作者简介:高建平(1970－)，男，河南洛阳人，副教授，博士，主要研究方向为新能源汽车．收稿日期:2013－12－04·26·河南科技大学学报:自然科学版2014年［10－15］单独驱动模式、行车充电模式、混合动力模式、制动回馈模式和滑行回馈等模式。由于目标函数高度非线性，不连续且不可微，且设计空间是非线性的，很难了解设计空间的形状，

7、单独使用遗传算法进行全局探索，所消耗时间长，单次仿真的时间大约3min，一个优化过程需要3600组仿真计算，大约需要7．5d，不利于工程应用，况且遗传算法精度较差，因此，需要建立Cruise仿真模型的最小二乘响应面近似模型，并以之作为代理模型进行优化，缩短优化仿真时间。2优化模型建立2．1设计变量混合动力汽车传动系参数优化的目的是在满足动力性设计指标的基础之上，尽量使经济性有很大改善。变速器和主减速器的速比均影响整车的动力性和燃油经济性，故选取变速器各档位速比和主减［8］速器速比等参数作为优化的设计变量。设计变量可

8、表示为:X=［ig1，ig2，ig3，ig4，ig5，i0］，式中，X为优化设计变量的向量;igj为变速器第j挡的速比(j=1，2，3，4，5);i0为主减速器速比。2．2目标函数混合动力汽车燃油经济性常用循环工况下的百公里综合燃油消耗量来衡量，用Q来表示，优化目标表述如下:Obj=Q，式中，Obj为目标函数;Q为中国典型公交车循环工况下百公里综合燃油消耗量