一種插電式混合動力客車仿真系統及方法
2023-05-16 22:31:21
一種插電式混合動力客車仿真系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種插電式混合動力客車仿真系統及方法，第一用戶層將接收的參數導入用於參數選型的功能層，第二用戶層將接收的參數導入用於性能分析的功能層；用於參數選型的功能層接收到第一用戶層接受的參數後確定待選型部件參數的可行取值範圍，然後根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式；用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數導入核心層；功能層在確定優化方式後，調用核心層的整車仿真模型及控制策略進行仿真，將最終結果傳遞到對應的用戶層予以顯示。實現動力總成關鍵部件的參數選型和優化、整車性能的分析預測。
【專利說明】一種插電式混合動力客車仿真系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及新能源汽車整車仿真領域，尤其涉及一種插電式混合動力客車仿真系統及方法。
【背景技術】
[0002]近年來，世界石油市場價格波動劇烈，各國政府紛紛調整本國的能源策略，加之汽車尾氣排放造成了城市空氣的嚴重汙染，隨著經濟的迅速發展，國家對能源節約和環境保護的重視日益提高，國內外正在興起一場電動車的研究開發熱潮。
[0003]插電式混合動力客車兼具混合動力客車和純電動客車的特點，它與純電動客車同樣有著電機獨立驅動的工作模式，完全可以滿足客車低速大扭矩和高速行駛的要求。其能量來源不僅來自於外充電也可以來自於發電機組。插電式混合動力客車可以根據不同運營環境選擇純電動、插電式、混合動力等多種工作模式，達到明顯的節能減排效果，是由混合動力客車向純電動客車過渡的最佳產品。2008年，科技部在^一五」863計劃中設立插電式混合動力客車研發課題，2011年，國家發改委設立插電式混合動力機電耦合驅動系統專項，支持插電式混合動力機電耦合系統研發與產業化工作。2010年起，國家有關部門將混合動力客車列為節能型客車，而將插電式混合動力客車和純電動客車列為新能源客車，並且在十二五期間加大支持力度。但是目前還沒有一款機電耦合系統完全適用於插電式混合動力客車使用，制約了插電式混合動力客車的產業化推廣工作。公司結合十一五863計劃——插電式混合動力客車整車開發課題的實施，開發了一種新型的插電式混合動力客車仿真系統，通過matlab建立整車的仿真模型，對插電式並聯混合動力汽車的開發提供輔助，實現動力總成關鍵部件的參數選型和優化、整車性能的分析預測的目標。本系統的開發將極大地提高插電式混合動力的開發成功率，有力促進插電式混合動力客車技術發展，為我國新能源汽車產業的發展貢獻力量。
[0004]目前對於整車的仿真系統，較多的是通用性技術，例如AVL CRUISE等，此部分仿真軟體大多是基礎軟體，開發所有車輛都可以運用，重點偏向於小型汽車，但是其針對性較差，仿真內容是有局限性的，控制策略的集成修改是有難度，尤其是插電式混合動力客車其系統結構和控制方式目前較為複雜，控制策略國際上都在處於研究提升階段，因此對於通用性軟體很難搭建完整的針對性的系統，因此需要針對性開發一個插電式混合動力客車仿真系統。該仿真系統的完成，可以仿真插電式混合動力客車的整車系統動力性、經濟性指標，極大地方便了客車行業技術人員對於新能源客車產品的開發。
【發明內容】
[0005]為解決現有技術存在的不足，本發明公開了一種插電式混合動力客車仿真系統及方法，該系統主要針對插電式並聯混合動力汽車的開發提供輔助，實現動力總成關鍵部件的參數選型和優化、整車性能的分析預測，並構建友好的用戶界面。
[0006]為實現上述目的，本發明的具體方案如下:[0007]—種插電式混合動力客車仿真方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:第一用戶層將接收的參數導入用於參數選型的功能層，第二用戶層將接收的參數導入用於性能分析的功能層；
[0009]步驟二:用於參數選型的功能層接收到第一用戶層接受的參數後確定待選型部件參數的可行取值範圍，然後根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式；用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數導入核心層；
[0010]步驟三:功能層在確定優化方式後，調用核心層的整車仿真模型及控制策略進行仿真，將最終結果傳遞到對應的用戶層予以顯示。
[0011]所述第一用戶層接收的參數包括設置的性能指標、確定的待選型部件、已經設定的參數及設置的尋優目標及工況，所述第二用戶層接受的參數包括設置的部件參數、設置的工況參數及設置的策略參數。
[0012]所述用於參數選型的功能層根據用戶設定的設計要求、基本參數、尋優工況和尋優算法，在現有部件組合中尋取最優組合方案或為用戶提供最優設計參數，近而滿足為用戶部件選型提供參考性建議的功能需求；
[0013]所述用於性能分析的功能層對已定型方案或現有的組合方案，按照用戶設定的控制策略在規定的循環工況下進行仿真實驗分析，從經濟性和動力性方面對整車性能做出相應分析預測，實現為用戶對整車匹配方案做出評估提供數據支持的設計目標。
[0014]所述步驟二中，根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式，具體為，當用戶並確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇仿真實驗法方案對比方式，檢索資料庫中滿足可行範圍條件的部件型號，不同型號部件組合形成多種可能方案，調用整車仿真模型依次計算各方案下的整車性能，比較選出最優方案；
[0015]當用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇遺傳算法優化方式，以可行的取值範圍作為待優化變量的限定範圍，調用遺傳算法優化參數取值，遺傳算法需調用整車仿真模型計算適應度，在用戶層輸出參數的最優取值及整車性能結果。
[0016]所述用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數調用整車仿真模型計算整車性能，在用戶層輸出主要性能結果及關鍵部件的狀態曲線。
[0017]所述整車仿真模型用於計算一定循環工況下，整車的能耗和排放，同時也用於整車的動力性能計算，所述模型採用從工況到動力源的逆向仿真為主的仿真形式，即仿真時直接以循環工況作為輸入，計算整車車速和加速度，再依次逆動力傳遞方向計算出各環節所需提供的轉矩、轉速和功率，進而得到整車的能耗和排放，同時，模型還需結合一定的正向仿真，正向計算整車的實際狀態，以表徵整車的動力性能。
[0018]所述控制策略包括上層邏輯、中層邏輯及底層邏輯，上層邏輯指的是總體的控制思想、流程和算法，主要有能量分配策略、制動回收策略和換擋策略，解決的是各個部件應該在什麼樣的工作點下才是最優的，中層邏輯是為了實現上層邏輯對各部件工作點的設定，而對各個動力環節、動力過程間進行協調控制的方式，底層邏輯則是各個部件本身的控制方法。
[0019]一種插電式混合動力客車仿真系統，包括第一用戶層、第二用戶層，用於性能分析的功能層、用於參數選型的功能層及核心層；
[0020]所述第一用戶層將接收的參數導入用於參數選型的功能層，第二用戶層將接收的參數導入用於性能分析的功能層；
[0021]所述用於參數選型的功能層接收到第一用戶層接受的參數後確定待選型部件參數的可行取值範圍，然後根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式；用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數導入核心層；
[0022]所述核心層存儲有整車仿真模型及控制策略，用於性能分析的功能層、用於參數選型的功能層調用核心層的整車仿真模型及控制策略並將最終結果傳遞到對應的用戶層予以顯示。
[0023]所述第一用戶層接收的參數包括設置的性能指標、確定的待選型部件、已經設定的參數及設置的尋優目標及工況，所述第二用戶層接受的參數包括設置的部件參數、設置的工況參數及設置的策略參數。
[0024]所述用於參數選型的功能層根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式，具體為，當用戶並確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇仿真實驗法方案對比方式，檢索資料庫中滿足可行範圍條件的部件型號，不同型號部件組合形成多種可能方案，調用整車仿真模型依次計算各方案下的整車性能，比較選出最優方案；
[0025]當用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇遺傳算法優化方式，以可行的取值範圍作為待優化變量的限定範圍，調用遺傳算法優化參數取值，遺傳算法需調用整車仿真模型計算適應度，適應度，即在可行的參數取值範圍內，在該範圍內計算出所有參數組合的整車性能結果，計算結果的動力性能指標、經濟性能指標分別與設定目標值的比值，這兩個比值分別加權函數，再計算出最終的一個適應度值，按照最大值原則的選取，從而反向選擇出對應整車性能最優的參數取值，在用戶層輸出參數的最優取值及整車性能結果。
[0026]所述用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數調用整車仿真模型計算整車性能，在用戶層輸出主要性能結果及關鍵部件的狀態曲線。
[0027]所述整車仿真模型用於計算一定循環工況下，整車的能耗和排放，同時也用於整車的動力性能計算，所述模型採用從工況到動力源的逆向仿真為主的仿真形式，即仿真時直接以循環工況作為輸入，計算整車車速和加速度，再依次逆動力傳遞方向計算出各環節所需提供的轉矩、轉速和功率，進而得到整車的能耗和排放，同時，模型還需結合一定的正向仿真，正向計算整車的實際狀態，以表徵整車的動力性能。
[0028]本系統所要開發的插電式並聯混合動力車型的結構形式——同軸並聯混合形式，控制策略中，上層邏輯指的是總體的控制思想、流程和算法，主要有能量分配策略、制動回收策略和換擋策略，其解決的是各個部件應該在什麼樣的工作點下才是最優的，例如能量分配策略就是根據整車當前的狀態和工況需求，決定發動機、電機各自應該工作在什麼工作模式下，有什麼樣的轉矩、轉速輸出；中層邏輯是為了實現上層邏輯對各部件工作點的設定，而對各個動力環節、動力過程間進行協調控制的方式，例如當電機起步完畢後，發動機的動力輸出如何加入，電機的動力輸出如何退出，離合器如何動作等等；底層邏輯則是各個部件本身的控制方法，例如如何控制電機實現一定的轉矩、轉速等。對於中層邏輯，各部件之間的配合，尤其各動力源之間的動力切換方式，對仿真有著重要影響。儘管其對最終的燃油經濟性、排放性等的影響可能不大，但仿真時動態過程的處理，關係到仿真的合理性、準確性和可驗證性。因此，插電式並聯混合動力仿真系統需要針對實際同軸並聯混合動力的部件協調控制方式，建立對應的協調控制邏輯，應用於仿真模型，主要是起步、換擋過程中，發動機、電機、離合器、變速箱之間的動態協調。於仿真模型來說，諸如電機如何實現一定轉矩、變速器的選換擋機構如何動作等是無關緊要的一它並不影響整車性能的仿真(當然，底層控制能夠做到什麼樣的程度會關係到中上層邏輯的設計，這一點在模型中並不直接體現)，模型也不可能建立複雜的底層控制邏輯來進行仿真。因而可以認為，仿真模型中，電機轉矩轉速、發動機轉矩轉速、電池充放電電流的控制、變速箱的選換擋動作等都是自然實現的，以當前控制技術水平允許的方式自然實現的。
[0029]參數選型功能可以進一步細分為:參數可行取值範圍計算、採用仿真實驗法進行匹配方案對比和算法參數優化。本系統具備新能源汽車所有的關鍵零部件的參數可行取值範圍計算模塊，直接計算出響應對應參數值範圍，然後根根據參數的可行取值範圍，結合實際可以獲得的部件參數種類，用戶可以確定所要選型部件的幾種參數選擇，再仿真實驗法進行匹配方案對比。本系統還針對某些用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況，提出了一種基於遺傳算法的參數優化方法從參數可行取值範圍中自行計算得出優化匹配方案。
[0030]系統維護時，主要根據日常生產和產品研發需要，擁有相關權限的用戶通過對相關部件數據文件進行添加、創建和刪除操作，達到為參數選型和性能分析提供相關的數據支持的開發目的。
[0031]本發明的有益效果:
[0032]本發明用戶層，負責接收用戶的輸入，將用戶設定的參數導入功能層和核心層；中間的功能層調用核心層中的仿真模型、邏輯和相應數據進行仿真，對仿真結果進一步分析計算，完成系統功能的實現，並將最終結果傳遞到用戶層予以顯示。還針對某些用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況，提出了一種基於遺傳算法的參數優化方法從參數可行取值範圍中自行計算得出優化匹配方案。實現動力總成關鍵部件的參數選型和優化、整車性能的分析預測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是插電式混合動力客車仿真系統總體系統構架圖；
[0034]圖2是插電式混合動力客車仿真系統仿真模型的整體構架圖；
[0035]圖3是插電式混合動力客車仿真系統參數選型方向模塊流程圖；
[0036]圖4是插電式混合動力客車仿真系統性能分析方向模塊流程圖。
【具體實施方式】:
[0037]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0038]如圖1所示，本系統架構整體由核心層、功能層和用戶層三個層級組成，最外層為用戶層，負責接收用戶的輸入，將用戶設定的參數導入功能層和核心層；中間的功能層調用核心層中的仿真模型、邏輯和相應數據進行仿真，對仿真結果進一步分析計算，完成系統功能的實現，並將最終結果傳遞到用戶層予以顯示。本系統為實現前面所列的目標，需要具備雙向功能，即正逆向仿真能力。逆向式仿真用於整車性能的評估計算仿真時直接以循環工況作為輸入，計算整車車速和加速度，再依次逆動力傳遞方向計算出各環節所需提供的轉矩、轉速和功率，進而得到整車的能耗和排放。正向仿真，根據正向計算整車的實際狀態，以表徵整車的動力性能。
[0039]核心模型設計:根據概要設計中對系統架構的劃分，整個系統的開發主要分為以下四個部分:模型搭建、策略設計(邏輯)、功能實現和用戶界面的設計。
[0040]仿真模型的整體架構如圖2所示，上部分虛線框內為逆向仿真過程，其中vt』為每一仿真步長末由循環工況給定的目標車速，V0為步長初始的整車實際車速，vd, ad為需求車速和加速度，Td, Nd為需求動力傳動系統提出的轉矩和轉速需求，Tice d, Nicej為能量管理策略向發動機發出的轉矩和轉速需求指令，Tm d, Nm d為向電機的轉矩轉速指令，Tb d為向機械制動系統的需求制動轉矩；下部分虛線框內為正向仿真過程，Tire a，Nira a為發動機實際提供的轉矩和轉速，Tffl a, Nm a為電機實際提供的轉矩和轉速，Ta, Na為經過轉矩耦合後，實際提供給動力傳動系統的轉矩和轉速，Tb a為實際機械制動轉矩，Va為仿真步長末的實際車速；此外正向過程中，發動機、電機等模型都考慮了一定的動態特性，以使模型更加符合實際為步長初始的變速箱擋位，kt為步長末，經過換擋策略決定的擋位。
[0041]控制策略:策略設計分為三個層次，上層、中層、下層，其中下層控制策略不涉及仿真過程，本系統不做詳細設計。上層策略包括能量管理策略和換擋策略，其中能量管理策略包括驅動能量分配策略和制動能量回收策略；換擋策略為考慮了車速、發動機節氣門開度的二參數換擋策略。能量管理策略是提高混合動力系統效率的核心算法，其作用就是實現發動機和電機的協調工作，合理的對兩者之間的輸出扭矩進行實時分配調節。電池SOC值是設計能量分配策略所需的一個重要變量，針對傳統混合動力系統的控制策略通過電池充放電使SOC恆定在一個值附近。而插電式混合動力汽車與混合動力汽車又有很大的區別，作為深度混合動力的代表，插電式混合動力由於電能可以通過外接充電的方式儲存在動力電池裡，在設計控制策略時就更應該考慮將電能作為被消耗的首選能源，也就是儘可能的多使用電機來驅動客車行駛，當SOC下降到SOC下限時或者電機提供轉矩不能滿足駕駛員需求時，發動機才提供驅動或制動轉矩。能量分配策略將其設置為兩種類型帶主動充電類型和非主動充電類型，這兩種類型的選擇需要在用戶層上通過按鈕來實現；制動能量回收策略制動過程分兩種情況，一種是踩踏板制動，另一種是不踩踏板滑行制動，滑行制動只需考慮電機轉速是否大於預設定的門限值Nmtrt」，電機轉速大於Nmtrt i，採用電機再生制動，否則採用機械制動；換檔規律是車輛兩檔間自動換檔時刻隨控制參數變化的規律。常用的控制參數一般包括加速踏板開度、車速、車輛加速度，另外還有發動機轉矩、車輛負荷度、質量係數等。根據控制參數的不同，換檔規律可以分為單參數、兩參數和三參數換檔規律。該系統中所使用的換擋策略為二參數換擋策略。兩參數換檔規律包括動力性換檔規律和經濟性換檔規律，選用的參數是車速和節氣門開度。在兩參數換檔規律中，假設換檔前後車輛道路環境、車速、節氣門開度均不變，車輛處於平穩運行狀態，因此換檔前後車輛阻轉矩不變。另夕卜，還應考慮到混合動力汽車中動力源輸出轉矩特性的不同，因此本系統換擋策略中包含三種驅動模式的二參數換擋策略，分別是發動機模式、電動機模式和混合驅動模式，每種模式分別考慮動力性換擋、經濟性換擋和動力性經濟性兩者兼顧的換擋策略；主要控制策略完成後，加上上層信號的輸出以及空調開啟關閉的控制，然後進行封裝，方便後期調用。中層協調控制模塊首先接收整車狀態信號和上層策略決定的發動機、電機轉矩信號、升降擋信號，判斷發動機的啟動狀態和是否進行換擋保持，之後再判定處在換擋的哪個階段，主要分為在擋、降扭、換擋動作執行、電機調速、同步，再根據具體的換擋階段判定離合器的狀態和相應的扭矩傳遞特性，最後綜合之前這些狀態，確定最終的發動機、電機轉矩請求；總體來說有4種整車狀態:起步、加速(包括勻速)、減速、減速至怠速轉速以下乃至停車；主要根據上一時刻末整車狀態、當前車速和目標車速進行判定。
[0042]正向仿真:對於整車經濟性分析，在設定完部件參數、工況參數和策略參數後，功能層調用模型進行仿真，即可較為直接地得到結果。
[0043]逆行仿真:對於動力性的計算，模型調用的流程和經濟性相似。和經濟性能不同的是，經濟性是特定工況、特定策略下的特定結果，而動力性通常表徵是整車的極限動力性能。待選型的部件參數為發動機最大功率和最大扭矩、電機最大功率和最大扭矩、主減速t匕、變速器最大與最小速比和動力電池容量等相關參數，此部分參數主要是根據目前已有的部件參數範圍和動力學計算得到的。根據參數的可行取值範圍，結合實際可以獲得的部件參數種類，用戶可以確定所要選型部件的幾種參數選擇，然後採用窮舉法，對每一種參數組合下的整車性能進行仿真，自動篩選出最優的參數組合。此時並不確定具體可供選擇的參數組合，而只能依賴於參數優化功能給出最優值。這就要求系統能夠根據優化目標和約束條件，從參數可行取值範圍中自行計算得出優化值推薦給用戶。由於遺傳算法對於優化對象的結構和初始條件要求低，可以在較大空間內實現全局最優，較為適合解決有約束非線性多目標的混合動力參數優化問題，因而系統採用基於遺傳算法實現參數優化求解。對於窮舉過程，系統中，各個待選型部件都有其各自對應的資料庫，其中以m文件或mat文件形式存放著某種部件多種型號的參數。在進行參數優化之前，系統會遍歷各個待選型部件所對應的資料庫中所有m文件和mat文件，將各個資料庫中多種型號對應的參數文件名顯示在optimizing界面,並將所有滿足各個待選型部件所對應的參數可行值範圍的型號推薦給用戶，其方法和過程是在judge, m文件中具體實現的。然後，用戶可以根據實際可以獲得的部件型號，在系統推薦型號的基礎上，自主的添加或取消某幾款型號，最後系統將各個部件中需要參與方案比對的某些型號全部保存到其各自對應的結構體中，為方案比對做準備，其方法和過程是在judge_and_select.m文件中具體實現的。對於最優匹配方案,用戶可以自主選擇某一或某幾種部件進行優化，其餘不需優化的部件其型號也由用戶指定；系統提供三種尋優方式:基於經濟性尋優、基於動力性尋優和基於綜合性能尋優，用戶可自主選擇其中一種；用戶可自主設定種群規模大小和優化代數，理論上在一定範圍內種群規模越大優化代數越多，優化的效果越好，但是所用時間也越長，給出優化效果較好的種群規模大小和優化代數範圍。
[0044]具體的仿真過程如下:
[0045](I)參數選型方向如圖3所示。
[0046]參數輸入界面，主要包括設計要求和參數設置兩部分內容。其中設計要求主要是針對發動機單獨驅動、電機單獨驅動以及混合動力驅動情況下，對車輛最高車速、最大加速度、O到50公裡加速時間、最大爬坡度等參數的設計要求進行設置，以作為系統參數選型件及部件優化的約束條件。參數設置部分主要是輸入整車的一些常規參數，像車長、軸距、質心高度、迎風面積、空載質量等等，以便後續的部件選型和參數優化進行數據調用。
[0047]選定推薦設置界面的作用是對已型的部件和待選型部件進行設置。用戶可以通過此界面選定某一個或多個部件由系統推薦，未被選定的部件需要用戶在對應部件下拉列表中選定其型號。對於用戶設置為系統推薦的部件，用戶將不能啟用該部件的下拉列表框對其部件進行設置，此時該部件相關性能參數的顯示框將顯示出「系統推薦」的提示。對於未被設置為系統推薦的部件，用戶可以通過其下拉列表框選出已選定的部件型號，同時該部件的相關參數將通過對應的顯示框顯示出對應的數值，以便用戶對已選定部件的相關性能有個大體的了解；如果用戶不對其進行設置，系統將讀取默認設置，將列表中的第一個部件作為已定型部件參與參數選型運算。
[0048]推薦結果顯示的作用就是將參數初選程序運算所得到的部件參數範圍顯示給用戶，使用戶對待選型部件的參數範圍有一直觀了解。進入該界面，設置界面居中顯示以後便通過updatedata函數對整個界面的文本顯示框實現數據更新。對於之前用戶已定型的部件，系統會將其參數選擇範圍的上下限設定為已選定部件所對應參量的數值。例如，如果用戶設定發動機為系統推薦主減為非系統推薦部件，此界面將會顯示發動機滿足設計要求所對應的最大功率的上下限和最大扭矩的上下限。對於主減，其速比上下限將顯示為同一數值，且該數值與用戶已選定主減所對應速比一致。
[0049]優化工況設置界面用於使用戶對優化循環工況及尋優取向進行設置。通過優化工況設置，用戶可以進行兩種操作，一是選擇一種資料庫已有的工況，並根據實驗需求設定尋優工況的循環次數；二是用戶選擇數組庫中已有的四種尋優工況進行自定義組合，並通過設定工況個數產生一條滿足用戶需求的速度時間曲線。
[0050]優化方案設置界面作用是用來設置參數優化所採用的算法。目前系統提供的算法有兩種，一種是基於仿真實驗法尋優，另一種是基於遺傳算法尋優。仿真實驗法的實現過程是，以參數初選程序運算得到的部件參數範圍作為限定條件，對各個部件所對應的資料庫進行檢索，篩選出符合設要求的部件型號，之後對已有的符合要求的部件進行組合，調用系統模型進行運算，通過比較最終篩選出性能最優的匹配方案並顯示給用戶。遺傳算法優化的實現過程是將用戶已定型的部件作為已知參數，在用戶設置完遺傳算法的種群規模和遺傳代數後，調用遺傳算法程序和相關模型，在參數初選部分得到的部件參數範圍裡尋求最優性能參數，最終顯示給用戶。
[0051]優化算法設置界面，由於系統有兩種優化方案可供選擇，而二兩種方法需要設置和輸出的內容不盡相同，因此由優化算法設置界面直至最後，整個參數選型部分變為兩支。
[0052]仿真實驗法優化界面主要用於將仿真實驗法運算的到的三種匹配方案結果顯示給用戶，其中包括一種最優方案和兩種次優方案。其具體實現過程，主要通過updatedata函數實現，在此不多加說明。至於輸出結果，主要包括每個部件的型號及其性能參數數值。
[0053]方案性能分析界面對於仿真實驗法優化結果有:(I)、經濟性能指標，包括百公裡油耗、百公裡電耗、能耗費用、耗材費用和總費用；(2)、動力性能指標，包括最高車速、最大爬坡度、0-50公裡加速時間、動力性能評分。(3)、綜合指標，系統根據用戶選擇的尋優取向(經濟性尋優、動力性尋優、綜合尋優)給動力性和經濟性一組權重係數，對整車的綜合性能進行評價。對於遺傳算法的結果輸出，系統分別對遺傳算法推薦出來的最優解和仿真實驗法得到的最優方案進行了分析，將參數選型得到的方案作為比對基準，對遺傳算法得到的方案進行打分。使用戶更直觀的看到參數優化所取得的效果。當整個參數選型運行結束以後，用戶可以通過點擊仿真結果輸出界面的生成報告按鈕，將參數選型所選取的方案及其性能分析結果以Excel表格的形式存儲起來，用戶可以在此基礎上編寫實驗報告文檔。[0054](2)性能分析方向如圖4所示。
[0055]參數輸入界面主要由部件設置、附件設置和性能曲線查看三部分組成。部件設置部分主要包括車輛、發動機、電機、電池、變速箱和車輪各部件的參數設置；附件設置主要是針對發動機和電氣附件的功率以及對空調進行設置，以使仿真結果更貼近於現實；性能曲線查看主要是用來對相關部件的某些特性曲線進行查看，使用戶從圖像上對部件的性能有個更加直觀的了解。
[0056]循環工況設置內容和參數選型裡的優化工況一樣，也包含單一循環工況和組合工況兩種。該界面除了工況設置以外，設計時還添加了包括電池參數、加速性能和爬坡性能的相關設置。電池參數設置主用是為控制策略設置電池工作時其SOC值的上、下限以及實驗開始時電池SOC的初始值。加速性能主要是為加速性能測試設置其加速初速度和加速末速度，對於客車一般初末速度分別設置為O和50。爬坡性能設置主要設置的內容有平均爬坡速度和路面峰值附著係數，如果用戶對某平均車速下車輛的爬坡性能沒有要求，用戶只需將平局爬坡速度設置為0，系統將默認為此狀態下計算的是輛的最大爬坡度。
[0057]管理策略設置界面包括換擋控制策略設置、能量分配策略設置。系統目前涵蓋的換擋控制策略有動力性換擋、經濟性換擋、兼顧型換擋策略和單參數換擋策略，其各自對應著相關的控制程序。設計時，四種換擋策略控制項組成一組單選按鈕組，系統運行時只能有一種控制策略被選中。能量分配策略有電量耗盡型和電量保持性兩種。另外系統還設計了行車充電和制動能量回收功能。為了使仿真更貼近實際，界面還設計了用於經濟性計算的市場油價、電價進行輸入窗口。
[0058]仿真結果輸出界面，結果有仿真全程油耗、測試行駛距離、測試SOC變化量、全程電耗、每公裡電耗以及由測試油耗和測試距離換算出來的百公裡油耗。對於動力性仿真結果有最高車速、最大加速度、最大爬坡度、0-50公裡加速時間以及用戶設定平均車速下的爬坡度。
[0059]上述雖然結合附圖對發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種插電式混合動力客車仿真方法，其特徵是，包括以下步驟: 步驟一:第一用戶層將接收的參數導入用於參數選型的功能層，第二用戶層將接收的參數導入用於性能分析的功能層； 步驟二:用於參數選型的功能層接收到第一用戶層接受的參數後確定待選型部件參數的可行取值範圍，然後根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式；用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數導入核心層； 步驟三:功能層在確定優化方式後，調用核心層的整車仿真模型及控制策略進行仿真，將最終結果傳遞到對應的用戶層予以顯示。
2.如權利要求1所述的一種插電式混合動力客車仿真方法，其特徵是，所述第一用戶層接收的參數包括設置的性能指標、確定的待選型部件、已經設定的參數及設置的尋優目標及工況，所述第二用戶層接受的參數包括設置的部件參數、設置的工況參數及設置的策略參數。
3.如權利要求1所述的一種插電式混合動力客車仿真方法，其特徵是，所述步驟二中，根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式，具體為，當用戶並確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇仿真實驗法方案對比方式，檢索資料庫中滿足可行範圍條件的部件型號，不同型號部件組合形成多種可能方案，調用整車仿真模型依次計算各方案下的整車性能，比較選出最優方案； 當用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇遺傳算法優化方式，以可行的取值範圍作為待優化變量的限定範圍，調用遺傳算法優化參數取值，遺傳算法需調用整車仿真模型計算適應度，在用戶層輸出參數的最優取值及整車性能結果。
4.如權利要求1所述的一種插電式混合動力客車仿真方法，其特徵是，所述用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數調用整車仿真模型計算整車性能，在用戶層輸出主要性能結果及關鍵部件的狀態曲線。
5.如權利要求1所述的一種插電式混合動力客車仿真方法，其特徵是，所述整車仿真模型用於計算一定循環工況下，整車的能耗和排放，同時也用於整車的動力性能計算，所述模型採用從工況到動力源的逆向仿真為主的仿真形式，即仿真時直接以循環工況作為輸入，計算整車車速和加速度，再依次逆動力傳遞方向計算出各環節所需提供的轉矩、轉速和功率，進而得到整車的能耗和排放，同時，模型還需結合一定的正向仿真，正向計算整車的實際狀態，以表徵整車的動力性能。
6.如權利要求1至5任一所述的一種插電式混合動力客車仿真方法的系統，其特徵是，包括第一用戶層、第二用戶層，用於性能分析的功能層、用於參數選型的功能層及核心層； 所述第一用戶層將接收的參數導入用於參數選型的功能層，第二用戶層將接收的參數導入用於性能分析的功能層； 所述用於參數選型的功能層接收到第一用戶層接受的參數後確定待選型部件參數的可行取值範圍，然後根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式；用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數導入核心層； 所述核心層存儲有整車仿真模型及控制策略，用於性能分析的功能層、用於參數選型的功能層調用核心層的整車仿真模型及控制策略並將最終結果傳遞到對應的用戶層予以顯不O
7.如權利要求6所述系統，其特徵是，所述第一用戶層接收的參數包括設置的性能指標、確定的待選型部件、已經設定的參數及設置的尋優目標及工況，所述第二用戶層接受的參數包括設置的部件參數、設置的工況參數及設置的策略參數。
8.如權利要求6所述系統，其特徵是，所述用於參數選型的功能層根據能否確定具體可供選擇的參數組合選擇優化方式，具體為，當用戶並確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇仿真實驗法方案對比方式，檢索資料庫中滿足可行範圍條件的部件型號，不同型號部件組合形成多種可能方案，調用整車仿真模型依次計算各方案下的整車性能，比較選出最優方案； 當用戶並不確定具體可供選擇的參數組合的情況時，選擇遺傳算法優化方式，以可行的取值範圍作為待優化變量的限定範圍，調用遺傳算法優化參數取值，遺傳算法需調用整車仿真模型計算適應度，在用戶層輸出參數的最優取值及整車性能結果。
9.如權利要求6所述系統，其特徵是，所述用於性能分析的功能層接收到第二用戶層接受的參數調用整車仿真模型計算整車性能，在用戶層輸出主要性能結果及關鍵部件的狀態曲線。
10.如權利要求6所述系統，其特徵是，所述整車仿真模型用於計算一定循環工況下，整車的能耗和排放，同時也用於整車的動力性能計算，所述模型採用從工況到動力源的逆向仿真為主的仿真形式，即仿真時直接以循環工況作為輸入，計算整車車速和加速度，再依次逆動力傳遞方向計算出各環節所需提供的轉矩、轉速和功率，進而得到整車的能耗和排放，同時，模型還需 結合一定的正向仿真，正向計算整車的實際狀態，以表徵整車的動力性倉泛。
【文檔編號】G06F17/50GK104008239SQ201410218387
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】王欽普, 劉清波, 王力, 範志先, 王波, 高振波, 宋金香, 趙佳 申請人:中通客車控股股份有限公司