• ISSN 0258-2724
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单轴并联PHEV个性化最优换挡规律

阴晓峰 李鸿 张金红 李海波 牛铭奎

阴晓峰, 李鸿, 张金红, 李海波, 牛铭奎. 单轴并联PHEV个性化最优换挡规律[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240123
引用本文: 阴晓峰, 李鸿, 张金红, 李海波, 牛铭奎. 单轴并联PHEV个性化最优换挡规律[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240123
YIN Xiaofeng, LI Hong, ZHANG Jinhong, LI Haibo, NIU Mingkui. Individualized Optimal Shift Schedule for Single-Shaft Parallel Plug-in Hybrid Electric Vehicles[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240123
Citation: YIN Xiaofeng, LI Hong, ZHANG Jinhong, LI Haibo, NIU Mingkui. Individualized Optimal Shift Schedule for Single-Shaft Parallel Plug-in Hybrid Electric Vehicles[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240123

单轴并联PHEV个性化最优换挡规律

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240123
基金项目: 四川省自然科学基金重点项目(2024NSFSC0015),四川省重点研发计划重大科技专项(2023YFG0068).
详细信息
    通讯作者:

    阴晓峰(1972—),男,教授,博士,研究方向为汽车智能驱动传动控制、V2X通信与控制、软件定义汽车技术,E-mail:xfyin@139.com

  • 中图分类号: U469

Individualized Optimal Shift Schedule for Single-Shaft Parallel Plug-in Hybrid Electric Vehicles

  • 摘要:

    为实现插电式混合动力汽车(PHEV)个性化综合性能最优,针对单轴并联PHEV,提出了一种体现驾驶意图的动力性和经济性综合最优换挡规律优化方法. 首先,根据需求转矩、发动机特性曲线、动力电池荷电状态(SOC)确定不同工作模式之间的切换逻辑,并针对不同模式制定转矩分配策略;其次,采用模糊推理方法建立驾驶意图量化模型,以根据驾驶操作及车辆状态计算驾驶员的动力性和经济性期望值;然后,以不同驾驶意图对应的性能期望值作为动力性和经济性分目标函数的权值,采用线性加权法构造综合评价函数,分别对不同驾驶意图下的换挡规律进行优化;最后,使用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,分别取SOC初始值为0.5和0.9,使用最佳动力性、最佳经济性和个性化最优换挡规律在世界轻型汽车测试循环工况下进行仿真. 结果表明:2种SOC初始条件下,个性化最优换挡规律在能体现驾驶意图的同时,其等效油耗比最佳动力性换挡规律明显降低,SOC初始值为0.5时,降幅为10.1%,SOC初始值为0.9时,降幅为11.8%;其等效油耗比最佳经济性换挡规律有所增加,SOC初始值为0.5时,增幅为5.3%,SOC初始值为0.9时,增幅为1.7%.

     

  • 图 1  系统结构

    Figure 1.  System structure

    图 2  发动机外特性和关闭曲线

    Figure 2.  External characteristics of engine and shutdown curves

    图 3  充放电内阻变化曲线

    Figure 3.  Internal resistance variation under charging and discharging

    图 4  混合动力耦合系统输出转矩

    Figure 4.  Output torque of hybrid power coupling system

    图 5  隶属度函数

    Figure 5.  Output variable membership function

    图 6  动力性期望值

    Figure 6.  Expected value of dynamic performance

    图 7  量化模型输出与驾驶员主观评价偏差分布

    Figure 7.  Distribution of deviation between quantitative model output and driver’s subjective evaluation

    图 8  粒子群算法求解换挡规律流程

    Figure 8.  Flowchart of particle swarm optimization-based shift schedule optimization

    图 9  纯电动模式换挡曲线

    Figure 9.  Shift curves in pure electric mode

    图 10  发动机单独驱动模式换挡曲线

    Figure 10.  Shift curves in engine driving mode

    图 11  混合驱动模式换挡曲线

    Figure 11.  Shift curves in hybrid driving mode

    图 12  行车充电模式换挡曲线

    Figure 12.  Shift curves in driving charging mode

    图 13  仿真结果(SOC初始值为0.5)

    Figure 13.  Simulation results

    图 14  仿真结果(SOC初始值为0.9)

    Figure 14.  Simulation results

    表  1  工作模式

    Table  1.   Operating modes

    工作模式离合器发动机电机
    纯电动模式分离停机驱动
    发动机单独驱动接合工作空转
    混合驱动模式接合工作驱动
    行车充电模式接合工作发电
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    表  2  PHEV各工作模式转矩分配

    Table  2.   Torque distribution for PHEVs in each operating mode

    工作模式转矩分配
    纯电动模式$ {T_{\text{m}}} = {T_{{\text{req}}}},{T_{\text{e}}} = 0 $
    发动机单独驱动$ {T_{\text{m}}} = 0,{T_{\text{e}}} = {T_{{\text{req}}}} $
    混合驱动模式$ {T_{\text{m}}} = {T_{{\text{req}}}} - {T_{{\text{emax}}}},{T_{\text{e}}} = {T_{{\text{emax}}}} $
    行车充电模式$ {T_{\text{m}}} = {T_{{\text{req}}}} - {T_{{\text{emax}}}},{T_{\text{e}}} = {T_{{\text{emax}}}} $
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    表  3  模糊规则

    Table  3.   Fuzzy rules

    车速 油门踏板
    强度
    油门踏板强度
    变化率
    动力性
    期望
    VS VS S NVL
    VS VS M NVL
    VS VS B NVL
    VS S S NL
    $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $
    VB VB S PVL
    VB VB M VVL
    VB VB B VVL
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    表  4  整车及动力传动系统参数

    Table  4.   Vehicle and powertrain parameters

    参数 数值
    空气阻力系数 0.306
    迎风面积/m2 1.937
    整车装备质量/kg 2150
    电机转动惯量/(kg•m2 0.34
    变速器速比 4.55、2.77、1.85、
    1.33、1.02、0.84
    主减速器速比 2.885
    机械传动效率 0.96
    车轮转动惯量/(kg•m2 1.15
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-29
  • 修回日期:  2025-03-06
  • 网络出版日期:  2025-07-30

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