用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法
2023-05-30 23:31:06 1
專利名稱：用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法
技術領域：
本發明涉及混合動力汽車領域，尤其涉及用於優化混合動力汽車的動力系統參數 的方法。
背景技術：
在汽車開發設計過程中，對於汽車動力系統參數的所有因素通常有多種取值組合 的方案可供選擇，尤其是對於雙動力源的混合動力汽車來說，當汽車動力系統的每個因素 都面臨幾種待選取值時，需要分別針對每個因素的幾種取值來進行選擇。為了選出優選的 取值組合的方案以對混合動力汽車的動力系統參數進行優化，如果採用分別對每個部件的 各種相待選取值互組合來進行全面評估的方法，則常常需要龐大的工作量，嚴重影響了工 作效率，有時甚至難以實現。例如汽車動力系統的部件中影響混合動力汽車的動力系統參 數的主要因素一共有5個、每個因素各有3個取值可供選擇，則如果對所有可選取值組合方 案進行全面評估，就需要進行35 = 243次試驗，這使得優化過程效率低下且計算繁瑣。
發明內容
針對現有技術中混合動力汽車的動力系統參數優化過程效率低下且計算繁瑣等 問題，本發明提供了一種高效的用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法。本發明提供了一種用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法，其中，該方法 包括1)確定影響所述動力系統參數的多個因素，並分別為每個因素指定多個水平，其中 每個水平對應於該因素的一個取值；2)根據所選取的因素的數量、以及每個因素的水平的 數量，選擇可用的正交表，正交表的一列代表其中一個因素，一行代表一次試驗評估，正交 表中的每個元素為該列所代表的因素在該行所代表的試驗中取值的水平；3)分別根據所 述正交表中的每行的水平所對應的每個因素的取值，通過仿真軟體進行試驗評估；4)根據 得到的多個試驗評估結果來設定每個因素的取值。本發明提供的用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法基於正交試驗理論 進行混合動力汽車動力系統優化設計，可以從多種取值組合方案中選出代表性較強的少數 組合進行試驗評估，得到一組優選的組合，從而提供了一種高效的優化方法，大大減少了工 作量，提高了工作效率，縮短了優化時間。
圖1為根據本發明一種優選實施方式的用於優化混合動力汽車的動力系統參數 的方法的流程圖；圖2為根據本發明另一種優選實施方式的用於優化混合動力汽車的動力系統參 數的方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施方式對本發明做進一步說明。圖1為根據本發明一種優選實施方式的用於優化混合動力汽車的動力系統參數 的方法的流程圖。如圖1所示，首先，在步驟101，確定影響所述動力系統參數的多個因素， 並分別為每個因素指定多個水平。其中每個水平對應於該因素的一個取值。其中所述動力 系統參數可以是需要優化的對象，例如汽車的燃油消耗率；所述因素可以是例如發動機功 率、電池電壓、變速箱速比、主減速比、電池容量等等。在步驟102，根據所選取的因素的數量、以及每個因素的水平的數量，選擇可用的 正交表，正交表的一列代表其中一個因素，一行代表一次試驗評估，正交表中的每個元素為 該列所代表的因素在該行所代表的試驗中取值的水平。其中所述正交表是公知的，可以選 用常用正交表，例如正交表L8(27)、L9(34)等。優選地，選用的正交表列數可以大於因素的水平數量，此時正交表中可以包括隨 機誤差大小或交互作用的列。在考慮了每個因素之間的交互作用的情況下，可以根據現有 技術中的常用正交表的交互作用來執行所述優化過程。其中每個因素的水平的數量可以相 同，也可以不相同。在步驟103，分別根據所述正交表中的每行的水平所對應的每個因素的取值，通過 仿真軟體進行試驗評估。可以將試驗評估的結果填入正交表的一列中。然後，可以根據得到的多個試驗評估結果來設定每個因素的取值。根據一種實施方式，如圖1所示，在步驟104，可以對得到的多個試驗評估結果進 行比較，選出優選評估結果，從而將所述優選評估計算結果對應的每個因素的取值設定為 混合動力汽車的動力系統參數的每個因素的取值。該優選評估計算結果可以是最接近理想 動力系統參數值的值。例如，動力系統參數為燃油效率值時，燃油效率越值低越好，則將試 驗評估結果中最小的燃油效率值作為優選評估計算結果。步驟104中所得出的優選試驗評估結果為正交表中所給出的幾次試驗中的最好 的，但是這幾次試驗在所有可能的組合條件中只是一部分，還可能存在正交表範圍之外的 更好的組合。為了得出所有可能的組合條件中的最好的組合，圖2示出了根據本發明另一種優 選實施方式的用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法的流程圖。如圖2所示，為了 得出每個因素對混合動力汽車的動力系統參數的影響大小，優選地，該方法還可以包括在 步驟103之後，執行以下步驟在步驟105，針對每個因素分別對同一水平下的各個評估結果進行求和，將求和 結果除以該因素的該水平出現的次數，將所得比值中的最大值減去最小值得到極值；以及在步驟106，對每個因素的極值進行比較，根據極值大小的順序得出每個因素對所 述動力系統參數影響大小的相對順序，即極值最小的因素對動力系統參數影響最小，極值最 大的因素對動力系統參數影響最大，在優化混合動力汽車的動力系統參數時可以優先考慮。該方法還可以包括以下步驟在步驟107，根據所述相對順序以及每個因素的所 得比值中的優選比值所對應的水平設定所對應的因素的取值。該優選比值的選取可以與 優選試驗評估結果的選取類似，可以選取所得比值中最接近理想動力系統參數值的值。例 如，動力系統參數為燃油效率值時，燃油效率越低越好，則將所得比值中最小的比值作為優選比值。其中對於對動力系統參數影響大的因素，可以選取動力系統參數最好的那個水平； 而對於影響較小的因素，則可以選取動力系統參數最好的那個水平，也可以根據需要選取 其它水平，例如根據節約成本、便於實現的原則來選取。優選地，可以將每個因素的所得比值中的優選比值所對應的水平的取值設定為混 合動力汽車的動力系統參數的每個因素的取值。這時可以省略得出極值的相關步驟，並且 不需要根據每個因素對動力系統參數影響大小的相對順序來進行設定，而是可以直接根據 所得比值中的優選比值所對應的水平來進行設定。下面通過舉例來對本發明提供的用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法 進行說明，本實例基於一款串聯混合動力汽車進行，優化目的在於保證汽車動力的前提下 提高汽車燃油經濟性，即使得燃油消耗率值最低。根據本發明，優化動力系統參數過程的具 體步驟如下首先，在步驟101，確定影響所述動力系統參數的多個因素，並分別為每個因素指 定多個水平，其中每個水平對應於該因素的一個取值，在本實例中多個因素為影響混合動 力汽車燃油消耗率的主要因素，例如發動機功率、電池電壓、變速箱速比、主減速比、電池容 量等，用A、B、C、D、E表示，將每個因素均指定為三個水平1、2，從而針對上述因素分別制定 三水平可選方案。在本實例中，發動機功率的取值為85kw(水平l)、125kw(水平2)，電池 電壓的取值為300V(水平1)、360V(水平2)，電池容量的取值為50ah (水平1)、85ah (水平 2)，主減速比為5. 83(水平1)、5. 286 (水平2)，變速箱速比如下表所示表 1 在步驟102，根據上述選擇的因素的數量5以及每個因素的水平的數量2，可以選 用正交表「(27)等，如下表2所示，其中因素A、B、C、D、E分別對應於第2-6列，每個因素下 方對應的是該因素的水平，每一行的各個水平的組合就構成了試驗條件。在步驟103，分別根據上述正交表中的每行的水平所對應的每個因素的取值，通過 仿真軟體進行的8組試驗評估以得出燃油消耗率，例如使用Cruise仿真軟體進行評估計 算，將得出的燃油消耗率計算結果填入表內，如表2中最右邊一列所示。然後，可以根據得到的多個試驗評估結果來設定每個因素的取值。根據一種實施方式，在步驟104，可以對得到的多個試驗評估結果進行比較，選出 優選評估結果，從而根據該優選評估結果來設定每個因素的取值，該優選評估結果對應的 每個因素的取值即為正交表中8種組合取值中的優選取值。可以將所述優選評估計算結果對應的每個因素的取值設定為混合動力汽車的動 力系統參數的每個因素的取值。在表2中，可以選擇最小的燃油消耗率計算結果31. 4所對 應的每個因素的水平即表中第2行A1B1C2D2E2以及其對應的因素的取值，所得出的每個因素的取值為優選取值。根據另一種實施方式，所述方法還可以包括如圖2所示，在步驟103之後，在步 驟105，針對每個因素分別對同一水平下的各個評估結果進行求和，將求和結果除以該 因素的該水平出現的次數，將所得比值中的最大值減去最小值得到極值。其中求和結果 如表2中的K1、K2行所示，因素A的水平1對應於第1-4次試驗，評估結果之和為Kl = 32. 3+31. 4+34. 3+39. 9 = 137. 9，因素A的水平2對應於第5_8次試驗，評估結果之和為Κ2 =47. 5+38+45. 5+37. 6 = 168. 6，依次類推；求和結果除以正交表的對應列中該水平出現的 次數所得比值在表2中用kl、k2表示，因素A的水平1在第2列中出現了 4次，這時kl = 137. 9/4 = 34. 475，因素A的水平2在第2列中出現了 4次，這時k2 = 168. 6/4 = 42. 15，等 等；極值 R 分別為42. 15-34. 475 = 7. 675，39. 325-37. 3 = 2. 025，39. 9-36. 725 = 3. 175， 41. 075-35. 55 = 5. 525，39. 325-37. 3 = 2. 025。然後，在步驟106，對每個因素的極值進行比較，根據極值大小的順序得出每個因 素對所述動力系統參數影響大小的相對順序，即極值最小的因素對動力系統參數影響最 小，極值最大的因素對動力系統參數影響最大，在優化混合動力汽車的動力系統參數時應 優先考慮。在表2中，最大極值為7. 675，所對應的因素為A，最小極值為2. 025，所對應的因 素為B和E，從而可以得出因素A對燃油消耗率影響最大，並且因素A的水平1對應的極值 小於水平2對應的極值，因此可以得出發動機功率值越小，燃油效率值越低；其次是因素D， 因素C，因素B和E對燃油消耗率影響最小。接下來，在步驟107，根據所述相對順序以及每個因素的所得比值中的優選比值所 對應的水平設定所對應的因素的取值。根據所述相對順序以及每個因素的所得比值中的 優選比值所對應的水平設定所對應的因素的取值，所得出的每個因素的取值即為最優選取 值。從表2中可以看出，選取因素A對應的比值中的優選比值34. 475(即34. 475和42. 15 中的較小者)所對應的水平1，選取因素B對應的比值中的優選比值37. 3所對應的水平1， 選取因素C對應的比值中的優選比值36. 725所對應的水平2，選取因素D對應的比值中的 優選比值35. 55所對應的水平1，選取因素E對應的比值中的優選比值37. 3所對應的水平 2，因此最優選水平為A1B1C2D1E2，所對應的因素的取值即為最優選取值。從而，可以將優選 比值所對應的水平的取值設定為混合動力汽車的動力系統參數的每個因素的取值。其中， 在表2中，可以根據A、D、C、B、E的順序來進行選取，其中對於對燃油效率值影響大的因素 A，可以選取動力系統參數最好的水平1 ；而對於影響較小的因素B、E，則可以分別選取動力 系統參數最好的水平1、2，也可以根據需要選取其它水平。表 2 使用本發明提供的用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法，可以在大大減 少試驗次數的情況下選出多種組合方案中選出代表性較強的少數組合進行評估，得到優選 或最優選的一組組合，並且得出每個因素對優化混合動力汽車的動力系統參數的影響大 小，大大減少了工作量，提高了工作效率。需要理解的是，上面的描述只是對本發明做出解釋而不是來限定本發明的，任何 本領域內技術人員根據本發明不經創造性勞動而做出的修改及變化都包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法，其中，該方法包括1)確定影響所述動力系統參數的多個因素，並分別為每個因素指定多個水平，其中每個水平對應於該因素的一個取值；2)根據所選取的因素的數量、以及每個因素的水平的數量，選擇可用的正交表，正交表的一列代表其中一個因素，一行代表一次試驗評估，正交表中的每個元素為該列所代表的因素在該行所代表的試驗中取值的水平；3)分別根據所述正交表中的每行的水平所對應的每個因素的取值，通過仿真軟體進行試驗評估；4)根據得到的多個試驗評估結果來設定每個因素的取值。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，對得到的多個試驗評估結果進行比較，選出優選 評估結果，從而將所述優選評估計算結果對應的每個因素的取值設定為混合動力汽車的動 力系統參數的每個因素的取值。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟4)還包括針對每個因素分別對同一水平下的各個評估結果進行求和，將求和結果除以該因素 的該水平出現的次數，對所得比值進行比較，將所得比值中的最大值減去最小值得到極值； 以及對每個因素的極值進行比較，根據極值大小的順序得出每個因素對所述動力系統參數 影響大小的相對順序；根據所述相對順序以及每個因素的所得比值中的優選比值所對應的水平設定所對應 的因素的取值。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，將每個因素的所得比值中的優選比值所對應的 水平的取值設定為混合動力汽車的動力系統參數的每個因素的取值。
5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其中，所述因素包括發動機功率、電 池電壓、變速箱速比、主減速比或電池容量。
6.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其中，選用的正交表的列數大於因 素的水平數量。
7.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其中，所述每個因素的水平的數量 相同。
全文摘要
本發明提供了一種用於優化混合動力汽車的動力系統參數的方法，其中，該方法包括1)確定影響所述動力系統參數的多個因素，並分別為每個因素指定多個水平，其中每個水平對應於該因素的一個取值；2)根據所選取的因素的數量、以及每個因素的水平的數量，選擇可用的正交表，正交表的一列代表其中一個因素，一行代表一次試驗評估，正交表中的每個元素為該列所代表的因素在該行所代表的試驗中取值的水平；3)分別根據所述正交表中的每行的水平所對應的每個因素的取值，通過仿真軟體進行試驗評估；4)根據得到的多個試驗評估結果來設定每個因素的取值。該方法能夠高效準確地對混合動力汽車的動力系統參數進行優化，大大減少了工作量。
文檔編號G06F17/50GK101882174SQ20101019491
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者代康偉, 王可峰, 蔡文遠, 郭齊傑 申請人:北汽福田汽車股份有限公司