进化算法、混合动力系统

在MATLAB上对HEV-MOEA进行了编程实现。设置进化种群规模为35，最大进化代数为100，变异概率为0.1，交叉概率为0.9。采用ADVISOR为仿真软件，具体的优化对象为ADVISOR中已建模好的两款并联混合动力汽车：PARALLEL_defaults_in（记为车型1）与Insight（记为车型2）。它们的整车基本配置见表6-1。

表6-1 整车基本配置

并联混合动力汽车的传动系统参数及控制策略参数有很多，如果将这些参数都列为设计变量进行优化将使问题严重复杂化，因此本研究考虑对优化目标有显著影响的参数进行优化。选取发动机最大功率、电动机功率、主传动比和电池数目这4个参数作为传动系统的优化变量。控制策略对汽车的油耗和排放性能有较大影响，部分控制策略参数也被选为设计变量。各待优化车型的优化参数及其取值范围详见表6-2。两个车型需满足的约束条件包括两方面^[3-6]：

表6-2 待优化参数及其取值范围

1.动力性能约束

通常，加速性能、最大爬坡度、最高车速等是反映汽车动力性能的主要指标。本研究选取汽车加速性能和最大爬坡度作为约束条件，具体为：(www.xing528.com)

1）原地起步加速时间不大于设定的时间。即汽车在良好路况下原地起步，以最大加速度加速，依次由低挡换到高挡，达到100km/h所需要的加速时间不大于14s。

2）超车加速时间不大于设定的时间。汽车用最高挡，由一个中等速度40km/h加速到指定速度100km/h所需要的时间不大于10s。

3）最大爬坡度大于等于某一设定值。汽车满载时，用最低挡以20km/h的速度持续行驶10s所能克服的最大坡度不小于30°。

2.电池荷电状态平衡约束

并联混合动力汽车有发动机和驱动电机两个动力源，其能量消耗不仅有燃油消耗，还有蓄电池的电量消耗。在仿真优化的过程中，只有保证仿真前后蓄电池荷电状态相同，才能真实有效地反映并联混合动力汽车的实际燃油消耗情况。通常难以控制开始与结束时的蓄电池荷电状态完全相同，普遍的做法是：规定在蓄电池荷电状态前后值之差小于等于某一给定的较小数值时仿真有效，以减弱蓄电池对发动机燃油消耗的影响。本研究中电池荷电状态的初始状态与终止状态的差值不大于0.5%。

仿真采用UDDS（Urban Dynamometer Driving Schedule）市区循环工况，其特征数据为：循环工况距离共11.99km，仿真时间为1369s，怠速时间为259s，最大减速度为-1.48m/s²，最高车速为91.25km/h，平均车速为31.51km/h，平均加速度为0.5m/s²，平均减速度为-0.58m/s²，最大加速度为1.48m/s²。应该说明的是，ADVISOR所提供的Insight车型发动机模型没有提供污染物排放数据，我们参考ADVISOR中型号相近、排量为1.0L、最大功率为41kW的发动机模型（FC_SI41_emis.M）中的污染物排放数据，对Insight发动机模型补充了污染物排放的MAP矩阵。