[发明专利]一种双模构型多目标条件下基于帕累托最优性的参数优化方法

说明书

本发明涉及一种双模构型多目标条件下基于帕累托最优性的参数优化方法，属于新能源汽车领域。该方法包括：S1：构建双模构型不同构型模式下稳态动力学方程及基于传动效率最大化的模式切换策略；S2：搭建计及部件转动惯量的混合动力传动系统瞬态动力学方程；S3：基于动态规划算法构建包括工况相关经济性成本和传动系统部件成本在内的经济性评价指标以及以百公里加速时间量化的动力性评价指标；S4：通过切比雪夫的聚合方法构造多目标优化函数，基于多目标进化算法MOEA/D得到双模构型有关工况相关经济性成本，动力传动系统部件成本和以加速性能为评价指标的动力性的最优帕累托前沿。本发明为构型优化提供更广阔的设计空间。

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，涉及一种双模构型多目标条件下基于帕累托最优性的参数优化方法。

背景技术

汽车混动化被认为是当前提高车辆燃油经济性最实用的解决方案之一，在混合动力汽车的各种构型设计中，功率分流构型是当前市场上最具应用前景的方案。根据功率分流点的不同，它可以进一步分为输入型功率分流，输出型功率分流和复合型功率分流。行星齿轮系由于灵活的速比关系和多个自由度的存在，在混合动力汽车传动系统中通常被用作功率分流装置，它可以将发动机功率分流为电气路径和机械路径来驱动车辆。此外，离合器的使用可以使功率分流式混合动力汽车根据不同的路况来选择合理的构型模式，从而大大提高了运行的灵活性。但是，包括构型经济性和动力性在内的多个性能目标的非线性耦合使得功率分流式混合动力汽车动力总成优化设计更加复杂。

对于多目标优化问题而言，通常将多个冲突目标以特定权重加权的方式组合形成单目标函数用于后续的优化过程，优化目标的最优性主要取决于权重向量的选择，当设计需求发生改变时，设计过程需要重启，这显著增加了设计过程的不确定性。此外，当帕累托边界是非凸时，传统的基于加权的方式很难找到最优解。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双模构型多目标条件下基于帕累托最优性的参数优化方法，旨在进一步提高双模构型的性能潜力，为构型优化提供更广阔的设计空间。在燃油经济性评估中，将动态规划算法与基于传动效率最大化的模式切换策略相结合，避免了功率循环现象的同时减轻了计算负担。基于切比雪夫的聚合方法避免了传统的加权系数法在帕累托为非凸时无法寻优的问题，同时多目标进化算法MOEA/D在保证算法收敛速度的前提下为构型设计提供多样的选择空间。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双模构型多目标条件下基于帕累托最优性的参数优化方法，通过引入帕累托最优性原则，得到关于动力传动系统不同经济性和动力性的帕累托前沿以及相应的构型参数；该方法具体包括以下步骤：

S1：根据双模混合动力传动系统动力源与行星排之间的拓扑关系，构建双模构型不同构型模式下稳态动力学方程及基于传动效率最大化模式切换策略；

S2：搭建计及部件转动惯量的混合动力传动系统瞬态动力学方程，进行更精细化的动力学建模；

S3：基于动态规划算法构建包括工况相关经济性成本和传动系统部件成本在内的经济性评价指标以及以百公里加速时间量化的动力性评价指标；

S4：通过切比雪夫的聚合方法构造多目标优化函数，基于多目标进化算法MOEA/D得到双模构型有关工况相关经济性成本，动力系统部件成本与动力性的最优帕累托前沿。

进一步，步骤S1中，所述双模混合动力系统由发动机、扭转减振器、电机MG1、电机MG2、离合器CL1、离合器CL2、行星排PG1和行星排PG2组成。其中，发动机通过扭转减振器和行星排PG1的齿圈相连，发动机的输出功率通过机械路径和电路径进行传递，用以驱动车辆；电机MG1与行星排PG1的太阳轮相连，并通过离合器CL1实现与行星排PG2的齿圈的相连，电机MG2与行星排PG2的太阳轮相连，两个行星齿轮排PG1和PG2共用行星架，并作为输出端和主减速器相连。