静液传动混合动力车辆控制策略优化

苏海新靳红蕾马勋

摘要：为了有效提高静液传动混合动力车辆燃油的使用效率。在Simulink/Matab软件上对其车辆的动态性能进行了模拟分析，建立了通过使用逻辑门限所控制的有约束非线性模型，其目的则是为了实现对燃油的优化，通过实验研究可以发现，通过优化后的的控制参数可以有效地帮助发动机在燃油经济力较高区域内更好的工作，提高了混合动力车辆燃油的使用率，通过将这种方法使用于参数优化中，可以大幅度地减少控制器的标定时间。

关键词：静液传动；混合动力车；控制策略

HHV能量的利用

如图一可以充分的反映出并联式的静液传动混合动力系统的工作原理，在其图一的上部曲线当中，AC为车辆由静止到行驶的提速过程，CD为车辆匀速行驶阶段，DE为车辆突然加速，EF为车辆由正常行驶的情况转化为静止的过程。从而反映出静液混合动力车辆的5中工作形式。AB段为马达或是液压泵单独驱动模式，此时的发动机正处于一种急速状态，BC段为液压蓄能机释放能量后的单独驱动模式，CD段为车辆的匀速行驶阶段，HHV正在对其发动机进行驱动且同时进行主动冲压，DE段车辆正在急加速马达/液压泵和发动机处于联合驱动阶段，EF段则是再生制动阶段，马达/液压泵将全部或是一部分的制动动能转化并储存至蓄能器中，图一的两条曲线就清晰地反映出不同形式阶段相对应的功率，由图可知其上半部分功率比为正比例，下半部分则相反。正功率部分为驱动部分，而负功率部分为制动部分[1]。

图一如图所示

HHV控制策略以及参数优化

2.1参数计算的选取

静液传动混合动力车通过使用液压驱动和液压储能技术，与传统的内燃机技术相互结合，大大增加了能量优化使用分配的空间，在保证车辆性能的前提下，可以通过减少排量、降低油耗来使得整个工作系统处于最佳的状态，混合车辆控制的核心算法是能量管理策略，可以让每一个子系统都保持在最佳状态，使得能源系统高效地运转，静液传动混合动力的非线性系统较为复杂，能够影响控制因素的参数也较多，对于参数的选取十分重要，需要不断调试依据相关的工程数据以及经验，而这种方法存在这一定的缺陷，其只可以对特定的问题进行对应的解决，此外传统的梯度搜索法也很难对数值进行计算，且得出的数值也无法达到最准确的结果。以发动机主动充压转矩差值和主动充压压力限值为优化对象，通过利用多目标遗传计算方法，做到在不同工作环境下能量的分配和静液传动混合动力工作模式的选用进行了深度的优化，并得到一组最优的控制参数[2]。

2.2参数优化的数学模型

静液传动混合电力的参数优化一种有约束非线性的规划问题，当其被数学模型所表达出来后为minf(x)，

s．t．gj(x)≥0，j=1，…，m;

x≤xi≤x，i=1，…，n．

其中把设计变量当做x1，用n来替代变量常数，g1(x)是非线性不等式的约束f(x)是控制策略优化的目标函数。控制策略主要实施的目的是减少油耗的使用及排放，对其进行单位化的处理，为了缩小各个目标之间的数值差。

2.3HHV能源的利用以及参数的转化

要想解决静液传动混合动力车辆的相关参数优化问题，可以通过使用遗传算法来解决。通过对车辆动态模型所模拟出的工作状态，面对不同的解进行仿真计算，以此得出相应的适应数值，进一步满足逻辑门参数。在使用遗传法对参数进行优化时，利用MATLAB可以对每一个有价值的文件进行使用依据相关遗传算法，可以满足遗传法的各个步骤从生成初始群体，直至对逻辑门限控制策略的参数进行优化实验，在特定的条件下，例如在Simulink条件下通过使用车辆的仿真模型来对目标函数进行限制约束。从而得到控制参数优化模型，针对不同的程序，都在一个完整缜密的循环工况前提下运行一次完整的车辆仿真模型，从而得到优化后的解[3]。

逻辑门主要的参数

发动机的冲压功率最大值为pe_opt，，看图可知每一条功率曲线定有一条相同油耗线与其相切，改点即为该功率的最理想油耗点，统计出多个切点，依次进行连接可以得出发动机最佳油耗曲线，即为发动机冲压功率的上限pe-opt。相对的发动机的冲压功率最小值为pc，图2中将发动机的正常工时设置为1，因此其燃料消耗总值为b1。要想节省燃料可以将发动机工作点调为2，这时发动机的发动功率为pe-opt，燃料消耗为b2，用pe-opt-pc可以计算出期间节省的燃油率，当压力值达到pc后，发动机处于缓慢怠速期，此时要想驱动车辆的行驶就要使用马达/液压泵来释放液压。在运转过程中主动充压会导致燃油利用率不要，而导致这一现象的原因是其存在着循环效率。过度的充压会导致系统自身的节能机制受到严重的影响，过大时会导致再生效果提前结束，燃能回收率也因此变小。压力值较小会导致发动机的负电荷变化过于频繁，恶化燃料的经济性，一般都将压力控制在0.5以下，从而保证储能器有一定的空间来储置制动能量[4]。

图2如图所示

4、结语:

当下最为流行的解决问题是使用遗传算法，要想增加车辆的燃油经济性，可以通过使用遗传算法来对能量管理参数进行优化，其拥有的高效率性也可以以最快的速度来得出解，在实际应用中通过使用遗传算法对静液传动混合动力车能量管理策略的效果也是十分有效。T57HHV技术已经在静液传统混合动力车优化技术中得到了广泛的使用，将其作为控制策略的主要方法，可以大幅度减少了控制器的标定时间。

参考文献：

[1]王昕.静液传动混合动力轮边驱动车辆节能与控制特性研究[D].哈尔滨工业大学,2010.

[2]李天宇.混合动力工程车辆自动变速换挡策略及控制方法研究[D].吉林大学,2014.

[3]王皓.并联式静液传动混合动力车辆参数优化及系统仿真研究[D].哈尔滨工业大学,2009.

[4]刘涛,胡淑荣,罗念宁,姜继海.静液传动混合动力车辆控制策略优化[J].哈尔滨工业大学学报,2011,43(09):86-90.

姓名：苏海新二作靳红蕾三作马勋

性别：女

出生年月：198411

籍贯：河北

学历：硕士研究生

研究方向：车辆传动，混合动力车辆

单位：国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心