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1、第1期(总第192期)车用发动机No.1(SerialNo.192)2011年2月VEHICLEENGINEFeb.2011设计计算混合动力车辆控制策略研究121路锋,任永乐,郭猛超(1.装甲兵工程学院,北京100072;2.军事交通学院,天津300161)摘要:针对某串联混合动力装甲车,建立了以燃油消耗最小化为目标的最优控制模型,应用动态优化算法对问题进行求解。选择某重型车辆典型城郊工况CYCCSHVR进行仿真分析,并将结果与!恒温式∀控制策略的结果作比较,结果表明动态规划算法的燃油经济性比!恒温式∀有较大提高。最后根据仿真分析,得到该串
2、联混合动力装甲车的发动机输出功率与需求功率的关系。关键词:装甲车辆;混合动力;控制策略;动态规划中图分类号:TK414.3;U463.67文献标志码:B文章编号:10012222(2011)01000104随着军用车辆混合动力技术的发展,多能源动本方案,其基本特征是整车采用发动机前置和八轮力系统成为未来轮式装甲车辆发展的重要方向之独立电驱动设计,电动机轴与驱动轴相互平行或同[1]一。混合动力技术在轮式装甲车辆上应用,可使轴,电动机的转矩由电动机的输出轴输出后传递到其同时具备内燃机与蓄电池组两种动力源,使车辆传动系统的输入轴,经过传动系统的
3、减速后,被增大的可靠性、机动性及经济性得到较大的提高。的转矩又传递给轮辋,从而最终带动轮胎转动,驱动整车控制策略是混合动力电动车最为关键的技轮式装甲车行驶。术之一,直接影响整车的动力性及节能性能的发挥。1.1车辆的抽象模型由于控制策略针对性很强,没有适用于所有混合动串联混合动力系统有两个能量源,根据其功率力车的万能控制算法,对具体的车型,控制策略还需流关系,可将图1的混合动力车辆抽象为图2的[23]模型。要做大量的匹配标定工作。如果给定行程,混合动力车的控制实质上是一个关于燃料(和排放)的有限历程确定性动态系统的最优化问题,其全局优化[4]结果可为实时控制
4、策略的制订与优化提供指导。因此,本研究针对某串联混合动力装甲车,应用动态规划算法对整车控制策略进行研究。图2串联混合动力车辆抽象模型1最优控制模型的建立在行驶工况确定的情况下,车辆行驶的驱动功图1示出某串联混合动力装甲车系统结构的基率Preq是固定的,而发动机发电机组和电池组之间的功率分配则是自由的。它们的关系可以由下式表示:Pfc(t)+Pbat(t)=Preq(t)。(1)式中:Pfc(t)为发动机输出功率;Pbat(t)为电池组输出功率;Preq(t)为车辆的驱动功率。考虑到能量损失,每一时刻两个动力源消耗的能量并不是全部都供给车辆,实
5、际上只有一部分功1HCU(多能源总成控制模块);2发动机ECU;3BCM(电池组及管理控制模块);4发电机控制器;5电动机控制器率可以传递到车辆。在抽象模型中这一比例可以用图1混合动力轮式装甲车系统结构示意两个效率函数fc(t)和bat(t)来表示。收稿日期:20100727;修回日期:20101223作者简介:路锋(1970),男,博士,主要从事军用车辆动力技术方向的研究;lufeng197031@126.com。2车用发动机2011年第1期
6、0#fc(t)#1,0#bat(t)#1。(2)所以,Pbat(t)可以表示为Soc(t)的函数,即1.2发动机燃油消耗量方程Pbat(t)=Pbat(Soc)。(10)当车辆在某一工况下行驶时,发动机的燃油消1.4燃油消耗量目标函数耗量B可以沿着特定的积分路线按下式求得:将式(10)代入式(1)可得tPfc(t)=Preq(t)-Pbat(Soc)。(11)B=be(s)Pfc(s)ds。(3)∃0再将式(11)代入式(7)就得到整个工况下全局优化式中:be(s)为燃油消耗率。be(s)可由下式得到:的目标函数:33
7、.6%10Tbe(t)=。(4)HUfc(t)J=B(Preq(t)-Pbat(Soc))dt。(12)∃0式中:fc(t)为发动机燃油转化效率;HU为燃油热它要满足以下约束条件:值,对某种特定燃料来说,是一个常数。因此将常数Pfcmin#Pfc(t)#Pfcmax项略掉后,发动机燃油消耗量与发动机功率的关Pbatmin#Pbat(t)#Pbatmax系为。(13)Socmin#Soc#SocmaxtPfc(s)B=ds。(5)Soc(T)-Soc(0)=0∃0fc(s)约束条件规定了发动机和电池的输出功率必须
8、根据发动机的万有特性曲线和电机的效率
