基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化丨JME封面文章

提示：点击上方"机械工程学报"↑关注我吧

功率分流混合动力系统因其转速转矩双解耦的特点，在节能方面具有显著的优势。根据动力源与行星排连接位置关系的不同，功率分流混合动力系统可分为输入分流、输出分流和复合分流模式三种模式。将上述三种功率分流模式两两组合，即可得到功率分流式双模混合动力系统。相比于单模功率分流混合动力系统，双模系统具有两个机械点，高效区传动比范围较广，可减少功率循环现象的产生，综合性能更优。功率分流式双模混合动力系统中，动力系统设计参数与控制策略参数相互耦合，共同决定了整车的动力性、经济性和排放性能。因此，为了实现系统的燃油经济性与动力性等设计目标，应同时对动力系统设计参数和控制策略参数进行优化。

目前，业界的优化算法较为复杂，不仅增加了优化难度，难以寻找最优解，而且优化周期较长；此外，通常情况下，动力系统设计参数与控制参数建模时处于不同仿真平台上，如何实现两仿真环境下的集成优化也比较困难。

针对以上问题，吉林大学的研究人员曾小华、王振伟、宋大凤、陈琴琴、杨南南以某款功率分流式双模混合动力客车为研究对象，搭建Isight集成仿真平台，采用具有快速随机搜索能力的多岛遗传算法，对行星排设计参数与控制策略参数进行集成多目标优化，实现优化区域内的快速寻优，以提升整车燃油经济性。他们将该项科研成果以封面文章的形式刊发于《机械工程学报》2020年第2期，对本文内容感兴趣的朋友可速戳屏幕下方的“阅读原文”，可免费获取原文。

对本文感兴趣的朋友可以速戳屏幕下方的“阅读原文”，免费获取全文阅读！

论文摘要

协调优化混合动力系统设计参数和控制策略参数是提高功率分流式双模混合动力系统综合性能的关键。针对现有多目标遗传算法、粒子群算法以及模拟退火等优化算法实施难度高、求解周期长的问题，以汽车动力性能和电池SOC平衡为约束条件，将油电转换系数引入目标函数，提出一种基于多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm, MIGA)的动力系统设计参数和控制参数集成优化方法。利用Isight仿真平台进行建模仿真，结果表明，在保持车辆动力性、车速跟随以及电池SOC平衡的基础上，相较于优化前，在中国典型城市公交工况下系统等效油耗降低了0.21 L/100 km，对应节油比例为1.3%。对参数优化后的经济性仿真结果分析发现，优化后发动机向着高负荷区域移动，工作情况得到改善；电机MG1和MG2效率均有不同程度的提高，较好的验证了所提出的参数优化方法的有效性。

重要结论

(1) 将整车动力性指标作为约束条件，得到优化变量的取值范围，将功率分流式双模混合动力系统动力性和经济性的双目标优化问题转化为只考虑经济性的单目标问题，节省大量优化时间成本。

(2) 利用多岛遗传算法对行星排特征参数和纯电动行驶的功率上限值进行集成优化，保持了优化解的多样性，提高了优化速度，在一定程度上可以解决传统遗传算法过早收敛，易陷入局部最优的问题。

(3) 在中国典型城市公交工况下进行仿真验证，结果表明，参数优化后的功率分流式双模混合动力系统不仅能够满足动力性指标要求，而且燃油经济性得到改善。优化后的整车等效油耗较优化前降低了0.21 L/100 km，对应节油比例为1.3 %。

文中所提出的MIGA优化方法对于耦合设计参数与控制参数的功率分流式双模混合动力系统优化具有参考价值。

功率分流式双模式混合动力系统构型简图

系统杆模型

控制策略流程图

Cruise整车仿真模型

多岛遗传算法计算过程

Isight优化流程

Isight优化模型

引用本文

曾小华, 王振伟, 宋大凤, 陈琴琴, 杨南南. 基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化[J].机械工程学报, 2020,56(2): 98-105.

ZENGXiaohua, WANG Zhenwei, SONG Dafeng, CHEN Qinqin, YANG Nannan. ParameterOptimization of Dual-mode Power-split Hybrid Electric Bus Based on MIGAAlgorithm[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2020, 56(2): 98-105.

主创简介

曾小华，男，1977年出生，教授，博士研究生导师。主要研究方向为混合动力汽车。

宋大凤(通信作者)，女，1977年出生，教授。主要研究方向为车辆地面力学与底盘电子集成控制。

编辑：恽海艳   编校：向映姣

寻觅合作伙伴

有一种合作叫做真诚，有一种发展可以无限，有一种伙伴可以互利共赢，愿我们合作起来流连忘返，发展起来前景可观。关于论文推荐、团队介绍、图书出版、学术直播、招聘信息、会议推广等，请与我们联系。

感谢关注我们！我们《机械工程学报》编辑部将努力为您打造一个有态度、有深度、有温度的学术媒体！

推荐阅读

1.中国科协第390次青年科学家论坛：分布式驱动电动汽车关键技术与产业化前景，会议成功举行
2.电动汽车电池安全事故分析与研究现状丨JME封面文章3.轮足式仿生软体机器人设计与运动分析 | JME文章推荐4.深海海底钻机收放装置关键零部件可靠性分析与试验丨JME封面文章5.绿色切削微量润滑增效技术研究进展丨JME封面文章6.摩擦纳米发电机在自驱动微系统研究中的现状与展望 |JME封面文章7.激光加工平面型微超级电容器的研究进展与发展趋势丨JME封面文章8.面向灾难搜索救援场景的空地协同无人群体任务规划研究丨JME文章推荐9.基于微流控芯片的生物细胞电阻抗成像检测技术丨JME文章推荐10.双臂协调机器人相对动力学建模丨JME文章推荐11.针对高维优化问题的快速追峰采样方法丨JME论文推荐12.基于自适应扩展卡尔曼滤波的分布式驱动电动汽车状态估计丨JME文章推荐

版权声明：

---

本文为《机械工程学报》编辑部原创内容，欢迎转载，请联系授权！

在公众号后台留言需要转载的文章题目及要转载的公众号ID以获取授权!

商务合作：

---

联系人：张强

电话：[phone]

E-mail：[e-mail]

网 址：http://www.cjmenet.com.cn

官方微信号：jmewechat

长按图片，识别二维码，关注我哟