一种内外层嵌套的ECMS多目标双层优化方法技术

本发明专利技术公开了一种内外层嵌套的ECMS多目标双层优化方法，按如下步骤进行：建立插电式混合动力汽车的多目标优化模型；利用所述内外层嵌套多目标粒子群算法求解所述多目标优化模型，得到多目标优化的Pareto解集前沿；对等效百公里油耗和SOC终值与目标值偏差的变化范围进行加权处理，建立关于等效百公里油耗和SOC偏差的总评价函数，选出最优的充、放电等效因子和其相对应的发动机与电机的功率分配方式。本发明专利技术可使得插电式混合动力汽车在CS阶段合理分配发动机和电机的输出功率以尽可能的降低燃油消耗量，同时仍能有效保持电池SOC的平衡，从而提高整车燃油经济性。

A ECMS multi objective bilevel optimization method for nesting inner and outer layers

The invention discloses a multi-objective double-layer optimization method for ECMS with nested inner and outer layers, which is carried out in the following steps: establishing a multi-objective optimization model for plug-in hybrid electric vehicle; solving the multi-objective optimization model by using the inner and outer layers nested multi-objective particle swarm optimization algorithm, and obtaining the Pareto disaggregation frontier of multi-objective optimization; By weighting the range of variation between the fuel consumption of 100 km and the deviation between the final value of SOC and the target value, the total evaluation function of the equivalent fuel consumption and the deviation of SOC is established, and the optimal equivalent factor of charge and discharge and the corresponding power distribution mode between the engine and the motor are selected. The invention can reasonably distribute the output power of the engine and the motor in the CS stage of the plug-in hybrid electric vehicle so as to reduce the fuel consumption as far as possible, while effectively maintaining the balance of the battery SOC, thereby improving the fuel economy of the vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种内外层嵌套的ECMS多目标双层优化方法
本专利技术涉及一种内外层嵌套的等效燃油消耗最小能量管理策略多目标双层优化方法，属于新能源汽车控制

技术介绍
等效燃油消耗最小能量管理策略(equivalentfuelconsumptionminimizationstrategy,ECMS)控制思想为：根据整车的实际驾驶员请求功率，在发动机和电机的功率范围内合理分配发动机和电机的实际输出功率，使得发动机瞬时燃油消耗率和电机消耗电量的等效燃油消耗率的总和最小，如公式(1)、(2)表示：式中：为t时刻系统总燃油消耗率；为t时刻发动机瞬时油耗，可由建立的发动机模型求得；为电机消耗电量的等效油耗，Pm(t)为t时刻电机的功率；HL为汽油质量热值常数；ηdis(t),ηchg(t)分别为t时刻电池放电和充电的效率；λdis,λchg分别为电机驱动和发电模式时放电和充电等效因子，为惩罚系数。AiyunGao等人将ECMS应用在并联混合动力汽车的实时优化控制中，获得了较好的燃油经济性和电量保持性能；ChaoSun等人建立了一种带有车速预测的自适应ECMS，最终油耗减少超过3％；沈登峰等人基于庞氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内外层嵌套的ECMS多目标双层优化方法，其特征在于：按如下步骤进行：步骤1、建立插电式混合动力汽车的多目标优化模型；步骤1.1、根据插电式混合动力汽车整车参数，建立整车纵向动力学模型；步骤1.2、根据发动机稳态测试数据和参数，建立包含扭矩计算模块和燃油消耗计算模块两个子模块的发动机模型；步骤1.3、根据ISG电机稳态测试数据和参数，建立包含扭矩计算模块、驱动模式电流计算模块和发电模式电流计算模块三个子模块的ISG电机模型；步骤1.4、根据电池测试数据和参数，建立电池内阻‑开路模型，主要包括电池温度计算模块、电池开路电压及内阻计算模块、SOC估计模块；步骤1.5、建立无级变速器模型，主要...

【技术特征摘要】
1.一种内外层嵌套的ECMS多目标双层优化方法，其特征在于：按如下步骤进行：步骤1、建立插电式混合动力汽车的多目标优化模型；步骤1.1、根据插电式混合动力汽车整车参数，建立整车纵向动力学模型；步骤1.2、根据发动机稳态测试数据和参数，建立包含扭矩计算模块和燃油消耗计算模块两个子模块的发动机模型；步骤1.3、根据ISG电机稳态测试数据和参数，建立包含扭矩计算模块、驱动模式电流计算模块和发电模式电流计算模块三个子模块的ISG电机模型；步骤1.4、根据电池测试数据和参数，建立电池内阻-开路模型，主要包括电池温度计算模块、电池开路电压及内阻计算模块、SOC估计模块；步骤1.5、建立无级变速器模型，主要包括速比计算模块；步骤1.6、建立基于PID控制的驾驶员模型，主要根据车辆需求车速和实际车速的偏差控制加速踏板和制动踏板的大小，使得行驶车速跟随目标车速；步骤1.7、建立ECMS模型；步骤1.8、建立如式(1)所示的考虑整车燃油经济性和电池SOC保持性能的ECMS的多目标优化模型；式(1)中，xi为外层设计变量，为xi变化范围的最小值，为xi变化范围的最大值，D为外层设计变量的维度，X＝[x1,x2,...,xD]T为外层设计向量，yj为内层设计变量，为yj变化范围的最小值，为yj变化范围的最大值，d为内层设计变量的维度，Y＝[y1,y2,…,yd]T为内层设计向量，f1(X,Y)为等效百公里油耗，f2(X,Y)为电池SOC终止值与目标值偏差；步骤2、利用所述内外层嵌套多目标双层优化方法求解所述多目标优化模型，得到多目标优化的Pareto解集前沿；步骤3、通过对所述等效百公里油耗和电池SOC偏差的变化范围进行加权，建立关于等效百公里油耗和SOC偏差的总评价函数，从而根据所述评价函数从所述Pareto解集前沿中选出最优的充、放电等效因子及其该等效因子下发动机和电机的最优功率分配方式。2.根据权利要求1所述的等效燃油消耗最小能量管理策略优化方法，其特征在于：所述步骤2是按如下步骤进行：步骤2.1、设置优化过程应用的行驶工况；步骤2.2、设置外层多目标粒子群算法的初始参数：外层迭代次数为m，外层种群粒子即充、放电等效因子个数为M，外层最大迭代次数为Gmax，充、放电等效因子维度为D，充、放电等效因子的搜索范围为SD、惯性权重系数为W、学习因子为C1和C2；步骤2.3、定义M个外层种群粒子为，X＝[X1,X2,…,Xi,…,XM],Xi表示第i个充、放电等效因子粒子，1≤i≤M；初始化第i个充、放电等效因子粒子Xi的速度Vi和位置Pi；并初始化m＝1；步骤2.4、在所述充、放电等效因子的搜索范围SD内随机生成第m代外层种群为表示第m代外层种群的第i个充、放电等效因子粒子；步骤2.5、设置内层多目标粒子群算法的初始参数：内层...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇多洋，李团团，石琴，王楠楠，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34