串联式液压混合动力车辆参数优化及系统仿真研究

【摘要】：随着雾霾等大气污染的日益严重，燃油等化石能源成本的日趋升高，实现机动车，特别是如何提升大中型货车的环境友好性，减少经济成本，实现节能减排，成为了当前市场的主要目标之一。 本文针对串联式液压混合动力车辆参数的优化问题，提出了混合生物地理学优化算法，并通过仿真实验，验证了串联式液压混合动力车辆参数优化的效果。本文的主要工作体现在以下几个方面： （1）确定了串联式液压混合动力车辆的参数匹配原则。分析了串联式液压混合动力车辆的工作原理、工作模式，并根据在不同工作模式下整车的运行状态，分析了车辆运行过程中对各个关键元部件的需求，制定了串联式液压混合动力车辆的关键元部件的匹配原则。 （2）串联式液压混合动力车辆建模及控制策略研究。建立了车辆系统中发动机、蓄能器、液压泵/马达、变速器等元部件的数学模型和AMESim环境下的仿真模型。分析了串联式混合动力车辆常用的能量控制策略的优缺点，并确定以改进规则的控制策略进行本文的仿真实验研究。 （3）混合生物地理学优化算法HBBO研究。为提升生物地理学算法BBO的全局优化能力，本文在该算法的基础上，将遗传算法和微分进化两种进化操作与基本变异操作结合，并制定了混合策略，同时引入混沌搜索和可行性约束处理机制，提出一种混合生物地理学优化算法HBBO。并采用数值测试函数的方式，检验了混合生物地理学优化算法HBBO的有效性。 （4）串联式液压混合动力车辆的参数优化研究。结合串联式混合动力车辆的技术特点和现实需求，分别以能量回收能力、动力性能、燃油经济性能为目标函数，确定了优化的约束条件，建立了串联式液压混合动力车辆的优化模型。采用混合生物地理学优化算法HBBO对串联式液压混合动力车辆的蓄能器容积、液压泵/马达排量、液压泵排量等参数进行了优化，获得了串联液压混合动力车辆的参数优化结果。 （5）串联式液压混合动力车辆的仿真研究。在AMESim环境下，建立了串联式液压混合动力车辆的仿真模型，并以高速循环HWFET和城市循环10-15为串联式液压混合动力车辆的行驶工况，使用改进规则的控制算法，将采用参数优化前和参数优化后的车辆模型的仿真结果进行了比较，结果表明，参数优化后的串联式混合动力车辆能够保持原参数车辆的动力性；而在经济性方面，与原参数车辆与相比，参数优化后的车辆提高了燃油经济性，达到了车辆节能的目的。