PHEV发动机驱动工况效率耦合分析与优化控制

作     者：罗勇 赵小帅 龙克俊 斯红路 赵秋林 李沛然 LUO Yong;ZHAO Xiao-shuai;LONG Ke-junz;SI Hong-lu;ZHAO Qiu-lin;LI Pei-ran

作者机构：中国汽车工程研究院股份有限公司汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054 重庆青山工业有限责任公司重庆400054 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2019年第32卷第3期

页      面：163-172页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51305475) 汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室2017年度开放基金项目(NVHSKL-201702) 重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201801143 KJQN201800718) 重庆市重点产业共性关键技术创新专项项目(cstc2015zdcy-ztzx60013) 

主　　题：汽车工程 效率优化控制 模拟退火算法 混合动力汽车 

摘      要：单轴并联式混合动力系统(Parallel Hybrid Electric Vehicle, PHEV)包括电池、驱动电机、发动机、自动变速器等多个关键部件。各部件效率特性存在相互耦合的关系,要实现系统整体效率最优,需要辨明影响系统效率的控制参数,并对系统整体效率最优的控制参数进行优化。以装备无级变速器(Continuously Variable Transmission, CVT)的PHEV为研究对象,首先对系统各关键部件的效率特性进行分析,建立各关键部件效率模型,明确各部件效率与控制参数、状态参数之间的关系。在此基础上,对发动机单独驱动模式下动力传递路径中不同部件的效率耦合关系进行分析,推导出系统燃油消耗量与动力系统各状态参数、控制参数之间的函数关系。根据分析结果,选取车辆需求功率及车速为状态参数,变速器速比及发动机转矩为控制参数,以系统燃油消耗量最小为目标建立优化目标函数和约束条件,对系统优化问题进行定义。根据优化问题的特点,设计基于模拟退火的优化算法对优化问题进行求解,获取系统燃油消耗率最小时变速器目标速比和发动机目标转矩随状态参数的变化关系。建立系统仿真模型对所述优化算法进行仿真分析,并搭建混合动力试验台对优化结果进行试验验证。结果表明:无级变速器效率对系统整体效率影响较大,采用优化控制规律使发动机效率有所降低,但无级变速器效率升高更大,系统整体效率升高;在功率需求一定的循环工况下,优化控制算法比传统上仅以发动机效率最高为目标的控制算法节油1%～2%。