基于多目标权衡控制的混合动力系统DA-ECMS能量管理实时控制研究

To further improve energy conservation environmental protection effect of hybrid system, in view of dual clutches AMT hybrid system, taking tradeoff control optimum among fuel economy, tailpipe emissions and drivability as control target, by establishing hybrid system combination property evaluation simualtion platform including transient fuel economy evaluation model, tailpipe transient emissions dynamic model and driveability evaluation model for medium and low frequency response, multi-objectives optimum set pursuring evolution algorithm PSP-EA based on Pareto optimum priciple and evolution theory is proposed, establishing Pareto optimum tradeoff control curved surface, and exploring the application methods into energy management control with double layer adaptive equilvalent consumption minimization strategy A-ECMS instantaneous cost function map, equivalent factor discretization adaptive DA algorithm based on SOC feedback, autoregressive moving average algorithm and new comprehensive extraction method, then establishing discretization adaptive equivalent consumption minimization strategy DA-ECMS energy management offline and online realtime control methods, and developing hardware-in-the-loop test system for test verification, which thereby establishing theory basis for research and develop energy management control methods applying especially actual vehicle control, and supplying powerful support for independent research and development of hybrid electric vehicle key technologies.

为进一步提高混合动力系统节能环保效果，针对双离合器式AMT混合动力系统，以燃油经济性、排气管排放性和驾驶性能权衡控制最优为控制目标，通过构建包括瞬态燃油经济性模型、排气管瞬态排放动力学模型和中低频纵向响应驾驶性能评价模型在内的混合动力系统综合性能评价仿真平台，提出基于Pareto最优原理和进化理论的多目标寻优解集进化算法PSP-EA，建立Pareto最优权衡控制曲面，探索双层自适应等效燃油消耗最低A-ECMS瞬时成本函数图、基于SOC反馈的等效因子离散化自适应DA算法、自回归移动平均值ARMA算法以及新型综合提取法在能量管理控制中的应用方法，建立离散化自适应等效燃油消耗最低DA-ECMS能量管理离线和在线实时控制方法，并开发硬件在环试验系统进行试验验证，为研制开发适用于实车控制的能量管理控制方法奠定理论基础，为混合动力系统关键技术的自主研发提供强有力支撑。

为进一步提高混合动力系统节能环保效果，针对双离合器式AMT 混合动力系统，基于传统的发动机均值模型，建立由冷却液动力学模型和修正因子模型构成的发动机热力学模型、节气门动态协调控制策略与转矩动态协调控制策略，构建瞬态燃油经济性评价模型。分析冷启动过程的燃油分布、传递以及HC、CO产生机理，建立冷启动排放模型；利用传热学原理和集总热电容传递函数法分析TWC温度变化，建立包括温度模型、储氧模型和排放转换效率模型在内的TWC动力学模型，构成排放后处理系统模型，建立排气管排放瞬态动力学模型。对发动机启动、AMT换挡以及转矩动态协调过程进行动力学分析，以冲击度、纵向加速度波动量和发动机转速波动量为评价指标建立驾驶性能评价模型。由此构建混合动力系统综合性能评价仿真平台，为后续多目标优化及能量管理控制研究打下基础。针对混合动力系统多目标优化研究中存在的不足，以多目标进化算法为基础，研究多目标优化算法与多目标权衡控制优化问题，以燃油经济性与排放性以及驾驶性为优化目标，提出基于Pareto 最优原理和进化理论的多目标寻优解集进化算法，得到多组Pareto最优解集，采用LOWESS方法对得到的Pareto最优解进行拟合，建立Pareto最优控制曲面，为后期多目标实时控制提供基础。为解决ECMS策略实时性差的问题，寻求一种近似ECMS的规则控制策略，建立ECMS控制模型，分析等效因子、等效油耗和分配扭矩之间的关系，获取ECMS策略下扭矩分配的定性规律，提出一种基于分段线性SOC反馈的自适应规则策略，建立A-ECMS能量管理控制策略。为提高等效油耗最低瞬时优化策略的实时性以适用于实车控制，基于前述建立的自适应能量管理控制策略，根据等效油耗最低策略的离线仿真MAP和发动机万有特性，采用综合提取算法在线生成实时控制解集，提出离散化自适应的概念，建立离散化自适应等效油耗最低策略DA-ECMS离线和在线实时控制策略。最后搭建硬件在环仿真平台，验证建立能量管理控制策略的实时性和稳定性，为混合动力系统关键技术的自主研发提供强有力支撑。