CN104008239A - 一种插电式混合动力客车仿真系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式混合动力客车仿真系统及方法，第一用户层将接收的参数导入用于参数选型的功能层，第二用户层将接收的参数导入用于性能分析的功能层；用于参数选型的功能层接收到第一用户层接受的参数后确定待选型部件参数的可行取值范围，然后根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式；用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数导入核心层；功能层在确定优化方式后，调用核心层的整车仿真模型及控制策略进行仿真，将最终结果传递到对应的用户层予以显示。实现动力总成关键部件的参数选型和优化、整车性能的分析预测。

Description

一种插电式混合动力客车仿真系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车整车仿真领域，尤其涉及一种插电式混合动力客车仿真系统及方法。

背景技术

近年来，世界石油市场价格波动剧烈，各国政府纷纷调整本国的能源策略，加之汽车尾气排放造成了城市空气的严重污染，随着经济的迅速发展，国家对能源节约和环境保护的重视日益提高，国内外正在兴起一场电动车的研究开发热潮。

插电式混合动力客车兼具混合动力客车和纯电动客车的特点，它与纯电动客车同样有着电机独立驱动的工作模式，完全可以满足客车低速大扭矩和高速行驶的要求。其能量来源不仅来自于外充电也可以来自于发电机组。插电式混合动力客车可以根据不同运营环境选择纯电动、插电式、混合动力等多种工作模式，达到明显的节能减排效果，是由混合动力客车向纯电动客车过渡的最佳产品。2008年，科技部在“十一五”863计划中设立插电式混合动力客车研发课题，2011年，国家发改委设立插电式混合动力机电耦合驱动系统专项，支持插电式混合动力机电耦合系统研发与产业化工作。2010年起，国家有关部门将混合动力客车列为节能型客车，而将插电式混合动力客车和纯电动客车列为新能源客车，并且在十二五期间加大支持力度。但是目前还没有一款机电耦合系统完全适用于插电式混合动力客车使用，制约了插电式混合动力客车的产业化推广工作。公司结合十一五863计划——插电式混合动力客车整车开发课题的实施，开发了一种新型的插电式混合动力客车仿真系统，通过matlab建立整车的仿真模型，对插电式并联混合动力汽车的开发提供辅助，实现动力总成关键部件的参数选型和优化、整车性能的分析预测的目标。本系统的开发将极大地提高插电式混合动力的开发成功率，有力促进插电式混合动力客车技术发展，为我国新能源汽车产业的发展贡献力量。

目前对于整车的仿真系统，较多的是通用性技术，例如AVL CRUISE等，此部分仿真软件大多是基础软件，开发所有车辆都可以运用，重点偏向于小型汽车，但是其针对性较差，仿真内容是有局限性的，控制策略的集成修改是有难度，尤其是插电式混合动力客车其系统结构和控制方式目前较为复杂，控制策略国际上都在处于研究提升阶段，因此对于通用性软件很难搭建完整的针对性的系统，因此需要针对性开发一个插电式混合动力客车仿真系统。该仿真系统的完成，可以仿真插电式混合动力客车的整车系统动力性、经济性指标，极大地方便了客车行业技术人员对于新能源客车产品的开发。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种插电式混合动力客车仿真系统及方法，该系统主要针对插电式并联混合动力汽车的开发提供辅助，实现动力总成关键部件的参数选型和优化、整车性能的分析预测，并构建友好的用户界面。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种插电式混合动力客车仿真方法，包括以下步骤：

步骤一：第一用户层将接收的参数导入用于参数选型的功能层，第二用户层将接收的参数导入用于性能分析的功能层；

步骤二：用于参数选型的功能层接收到第一用户层接受的参数后确定待选型部件参数的可行取值范围，然后根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式；用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数导入核心层；

步骤三：功能层在确定优化方式后，调用核心层的整车仿真模型及控制策略进行仿真，将最终结果传递到对应的用户层予以显示。

所述第一用户层接收的参数包括设置的性能指标、确定的待选型部件、已经设定的参数及设置的寻优目标及工况，所述第二用户层接受的参数包括设置的部件参数、设置的工况参数及设置的策略参数。

所述用于参数选型的功能层根据用户设定的设计要求、基本参数、寻优工况和寻优算法，在现有部件组合中寻取最优组合方案或为用户提供最优设计参数，近而满足为用户部件选型提供参考性建议的功能需求；

所述用于性能分析的功能层对已定型方案或现有的组合方案，按照用户设定的控制策略在规定的循环工况下进行仿真实验分析，从经济性和动力性方面对整车性能做出相应分析预测，实现为用户对整车匹配方案做出评估提供数据支持的设计目标。

所述步骤二中，根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式，具体为，当用户并确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择仿真实验法方案对比方式，检索数据库中满足可行范围条件的部件型号，不同型号部件组合形成多种可能方案，调用整车仿真模型依次计算各方案下的整车性能，比较选出最优方案；

当用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择遗传算法优化方式，以可行的取值范围作为待优化变量的限定范围，调用遗传算法优化参数取值，遗传算法需调用整车仿真模型计算适应度，在用户层输出参数的最优取值及整车性能结果。

所述用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数调用整车仿真模型计算整车性能，在用户层输出主要性能结果及关键部件的状态曲线。

所述整车仿真模型用于计算一定循环工况下，整车的能耗和排放，同时也用于整车的动力性能计算，所述模型采用从工况到动力源的逆向仿真为主的仿真形式，即仿真时直接以循环工况作为输入，计算整车车速和加速度，再依次逆动力传递方向计算出各环节所需提供的转矩、转速和功率，进而得到整车的能耗和排放，同时，模型还需结合一定的正向仿真，正向计算整车的实际状态，以表征整车的动力性能。

所述控制策略包括上层逻辑、中层逻辑及底层逻辑，上层逻辑指的是总体的控制思想、流程和算法，主要有能量分配策略、制动回收策略和换挡策略，解决的是各个部件应该在什么样的工作点下才是最优的，中层逻辑是为了实现上层逻辑对各部件工作点的设定，而对各个动力环节、动力过程间进行协调控制的方式，底层逻辑则是各个部件本身的控制方法。

一种插电式混合动力客车仿真系统，包括第一用户层、第二用户层，用于性能分析的功能层、用于参数选型的功能层及核心层；

所述第一用户层将接收的参数导入用于参数选型的功能层，第二用户层将接收的参数导入用于性能分析的功能层；

所述用于参数选型的功能层接收到第一用户层接受的参数后确定待选型部件参数的可行取值范围，然后根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式；用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数导入核心层；

所述核心层存储有整车仿真模型及控制策略，用于性能分析的功能层、用于参数选型的功能层调用核心层的整车仿真模型及控制策略并将最终结果传递到对应的用户层予以显示。

所述第一用户层接收的参数包括设置的性能指标、确定的待选型部件、已经设定的参数及设置的寻优目标及工况，所述第二用户层接受的参数包括设置的部件参数、设置的工况参数及设置的策略参数。

所述用于参数选型的功能层根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式，具体为，当用户并确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择仿真实验法方案对比方式，检索数据库中满足可行范围条件的部件型号，不同型号部件组合形成多种可能方案，调用整车仿真模型依次计算各方案下的整车性能，比较选出最优方案；

当用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择遗传算法优化方式，以可行的取值范围作为待优化变量的限定范围，调用遗传算法优化参数取值，遗传算法需调用整车仿真模型计算适应度，适应度，即在可行的参数取值范围内，在该范围内计算出所有参数组合的整车性能结果，计算结果的动力性能指标、经济性能指标分别与设定目标值的比值，这两个比值分别加权函数，再计算出最终的一个适应度值，按照最大值原则的选取，从而反向选择出对应整车性能最优的参数取值，在用户层输出参数的最优取值及整车性能结果。

所述用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数调用整车仿真模型计算整车性能，在用户层输出主要性能结果及关键部件的状态曲线。

所述整车仿真模型用于计算一定循环工况下，整车的能耗和排放，同时也用于整车的动力性能计算，所述模型采用从工况到动力源的逆向仿真为主的仿真形式，即仿真时直接以循环工况作为输入，计算整车车速和加速度，再依次逆动力传递方向计算出各环节所需提供的转矩、转速和功率，进而得到整车的能耗和排放，同时，模型还需结合一定的正向仿真，正向计算整车的实际状态，以表征整车的动力性能。

本系统所要开发的插电式并联混合动力车型的结构形式——同轴并联混合形式，控制策略中，上层逻辑指的是总体的控制思想、流程和算法，主要有能量分配策略、制动回收策略和换挡策略，其解决的是各个部件应该在什么样的工作点下才是最优的，例如能量分配策略就是根据整车当前的状态和工况需求，决定发动机、电机各自应该工作在什么工作模式下，有什么样的转矩、转速输出；中层逻辑是为了实现上层逻辑对各部件工作点的设定，而对各个动力环节、动力过程间进行协调控制的方式，例如当电机起步完毕后，发动机的动力输出如何加入，电机的动力输出如何退出，离合器如何动作等等；底层逻辑则是各个部件本身的控制方法，例如如何控制电机实现一定的转矩、转速等。对于中层逻辑，各部件之间的配合，尤其各动力源之间的动力切换方式，对仿真有着重要影响。尽管其对最终的燃油经济性、排放性等的影响可能不大，但仿真时动态过程的处理，关系到仿真的合理性、准确性和可验证性。因此，插电式并联混合动力仿真系统需要针对实际同轴并联混合动力的部件协调控制方式，建立对应的协调控制逻辑，应用于仿真模型，主要是起步、换挡过程中，发动机、电机、离合器、变速箱之间的动态协调。于仿真模型来说，诸如电机如何实现一定转矩、变速器的选换挡机构如何动作等是无关紧要的——它并不影响整车性能的仿真(当然，底层控制能够做到什么样的程度会关系到中上层逻辑的设计，这一点在模型中并不直接体现)，模型也不可能建立复杂的底层控制逻辑来进行仿真。因而可以认为，仿真模型中，电机转矩转速、发动机转矩转速、电池充放电电流的控制、变速箱的选换挡动作等都是自然实现的，以当前控制技术水平允许的方式自然实现的。

参数选型功能可以进一步细分为：参数可行取值范围计算、采用仿真实验法进行匹配方案对比和算法参数优化。本系统具备新能源汽车所有的关键零部件的参数可行取值范围计算模块，直接计算出响应对应参数值范围，然后根根据参数的可行取值范围，结合实际可以获得的部件参数种类，用户可以确定所要选型部件的几种参数选择，再仿真实验法进行匹配方案对比。本系统还针对某些用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况，提出了一种基于遗传算法的参数优化方法从参数可行取值范围中自行计算得出优化匹配方案。

系统维护时，主要根据日常生产和产品研发需要，拥有相关权限的用户通过对相关部件数据文件进行添加、创建和删除操作，达到为参数选型和性能分析提供相关的数据支持的开发目的。

本发明的有益效果：

本发明用户层，负责接收用户的输入，将用户设定的参数导入功能层和核心层；中间的功能层调用核心层中的仿真模型、逻辑和相应数据进行仿真，对仿真结果进一步分析计算，完成系统功能的实现，并将最终结果传递到用户层予以显示。还针对某些用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况，提出了一种基于遗传算法的参数优化方法从参数可行取值范围中自行计算得出优化匹配方案。实现动力总成关键部件的参数选型和优化、整车性能的分析预测。

附图说明

图1是插电式混合动力客车仿真系统总体系统构架图；

图2是插电式混合动力客车仿真系统仿真模型的整体构架图；

图3是插电式混合动力客车仿真系统参数选型方向模块流程图；

图4是插电式混合动力客车仿真系统性能分析方向模块流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，本系统架构整体由核心层、功能层和用户层三个层级组成，最外层为用户层，负责接收用户的输入，将用户设定的参数导入功能层和核心层；中间的功能层调用核心层中的仿真模型、逻辑和相应数据进行仿真，对仿真结果进一步分析计算，完成系统功能的实现，并将最终结果传递到用户层予以显示。本系统为实现前面所列的目标，需要具备双向功能，即正逆向仿真能力。逆向式仿真用于整车性能的评估计算仿真时直接以循环工况作为输入，计算整车车速和加速度，再依次逆动力传递方向计算出各环节所需提供的转矩、转速和功率，进而得到整车的能耗和排放。正向仿真，根据正向计算整车的实际状态，以表征整车的动力性能。

核心模型设计：根据概要设计中对系统架构的划分，整个系统的开发主要分为以下四个部分：模型搭建、策略设计(逻辑)、功能实现和用户界面的设计。

仿真模型的整体架构如图2所示，上部分虚线框内为逆向仿真过程，其中v_t'为每一仿真步长末由循环工况给定的目标车速，v₀为步长初始的整车实际车速，v_d,a_d为需求车速和加速度，T_d,N_d为需求动力传动系统提出的转矩和转速需求，T_{ice_d},N_{ice_d}为能量管理策略向发动机发出的转矩和转速需求指令，T_{m_d},N_{m_d}为向电机的转矩转速指令，T_{b_d}为向机械制动系统的需求制动转矩；下部分虚线框内为正向仿真过程，T_{ice_a},N_{ice_a}为发动机实际提供的转矩和转速，T_{m_a},N_{m_a}为电机实际提供的转矩和转速，T_a,N_a为经过转矩耦合后，实际提供给动力传动系统的转矩和转速，T_{b_a}为实际机械制动转矩，v_a为仿真步长末的实际车速；此外正向过程中，发动机、电机等模型都考虑了一定的动态特性，以使模型更加符合实际；k₀为步长初始的变速箱挡位，k_t为步长末，经过换挡策略决定的挡位。

控制策略：策略设计分为三个层次，上层、中层、下层，其中下层控制策略不涉及仿真过程，本系统不做详细设计。上层策略包括能量管理策略和换挡策略，其中能量管理策略包括驱动能量分配策略和制动能量回收策略；换挡策略为考虑了车速、发动机节气门开度的二参数换挡策略。能量管理策略是提高混合动力系统效率的核心算法，其作用就是实现发动机和电机的协调工作，合理的对两者之间的输出扭矩进行实时分配调节。电池SOC值是设计能量分配策略所需的一个重要变量，针对传统混合动力系统的控制策略通过电池充放电使SOC恒定在一个值附近。而插电式混合动力汽车与混合动力汽车又有很大的区别，作为深度混合动力的代表，插电式混合动力由于电能可以通过外接充电的方式储存在动力电池里，在设计控制策略时就更应该考虑将电能作为被消耗的首选能源，也就是尽可能的多使用电机来驱动客车行驶，当SOC下降到SOC下限时或者电机提供转矩不能满足驾驶员需求时，发动机才提供驱动或制动转矩。能量分配策略将其设置为两种类型带主动充电类型和非主动充电类型，这两种类型的选择需要在用户层上通过按钮来实现；制动能量回收策略制动过程分两种情况，一种是踩踏板制动，另一种是不踩踏板滑行制动，滑行制动只需考虑电机转速是否大于预设定的门限值N_{mot_1}，电机转速大于N_{mot_1}，采用电机再生制动，否则采用机械制动；换档规律是车辆两档间自动换档时刻随控制参数变化的规律。常用的控制参数一般包括加速踏板开度、车速、车辆加速度，另外还有发动机转矩、车辆负荷度、质量系数等。根据控制参数的不同，换档规律可以分为单参数、两参数和三参数换档规律。该系统中所使用的换挡策略为二参数换挡策略。两参数换档规律包括动力性换档规律和经济性换档规律，选用的参数是车速和节气门开度。在两参数换档规律中，假设换档前后车辆道路环境、车速、节气门开度均不变，车辆处于平稳运行状态，因此换档前后车辆阻转矩不变。另外，还应考虑到混合动力汽车中动力源输出转矩特性的不同，因此本系统换挡策略中包含三种驱动模式的二参数换挡策略，分别是发动机模式、电动机模式和混合驱动模式，每种模式分别考虑动力性换挡、经济性换挡和动力性经济性两者兼顾的换挡策略；主要控制策略完成后，加上上层信号的输出以及空调开启关闭的控制，然后进行封装，方便后期调用。中层协调控制模块首先接收整车状态信号和上层策略决定的发动机、电机转矩信号、升降挡信号，判断发动机的启动状态和是否进行换挡保持，之后再判定处在换挡的哪个阶段，主要分为在挡、降扭、换挡动作执行、电机调速、同步，再根据具体的换挡阶段判定离合器的状态和相应的扭矩传递特性，最后综合之前这些状态，确定最终的发动机、电机转矩请求；总体来说有4种整车状态：起步、加速(包括匀速)、减速、减速至怠速转速以下乃至停车；主要根据上一时刻末整车状态、当前车速和目标车速进行判定。

正向仿真：对于整车经济性分析，在设定完部件参数、工况参数和策略参数后，功能层调用模型进行仿真，即可较为直接地得到结果。

逆行仿真：对于动力性的计算，模型调用的流程和经济性相似。和经济性能不同的是，经济性是特定工况、特定策略下的特定结果，而动力性通常表征是整车的极限动力性能。待选型的部件参数为发动机最大功率和最大扭矩、电机最大功率和最大扭矩、主减速比、变速器最大与最小速比和动力电池容量等相关参数，此部分参数主要是根据目前已有的部件参数范围和动力学计算得到的。根据参数的可行取值范围，结合实际可以获得的部件参数种类，用户可以确定所要选型部件的几种参数选择，然后采用穷举法，对每一种参数组合下的整车性能进行仿真，自动筛选出最优的参数组合。此时并不确定具体可供选择的参数组合，而只能依赖于参数优化功能给出最优值。这就要求系统能够根据优化目标和约束条件，从参数可行取值范围中自行计算得出优化值推荐给用户。由于遗传算法对于优化对象的结构和初始条件要求低，可以在较大空间内实现全局最优，较为适合解决有约束非线性多目标的混合动力参数优化问题，因而系统采用基于遗传算法实现参数优化求解。对于穷举过程，系统中，各个待选型部件都有其各自对应的数据库，其中以m文件或mat文件形式存放着某种部件多种型号的参数。在进行参数优化之前，系统会遍历各个待选型部件所对应的数据库中所有m文件和mat文件，将各个数据库中多种型号对应的参数文件名显示在optimizing界面，并将所有满足各个待选型部件所对应的参数可行值范围的型号推荐给用户，其方法和过程是在judge.m文件中具体实现的。然后，用户可以根据实际可以获得的部件型号，在系统推荐型号的基础上，自主的添加或取消某几款型号，最后系统将各个部件中需要参与方案比对的某些型号全部保存到其各自对应的结构体中，为方案比对做准备，其方法和过程是在judge_and_select.m文件中具体实现的。对于最优匹配方案，用户可以自主选择某一或某几种部件进行优化，其余不需优化的部件其型号也由用户指定；系统提供三种寻优方式：基于经济性寻优、基于动力性寻优和基于综合性能寻优，用户可自主选择其中一种；用户可自主设定种群规模大小和优化代数，理论上在一定范围内种群规模越大优化代数越多，优化的效果越好，但是所用时间也越长，给出优化效果较好的种群规模大小和优化代数范围。

具体的仿真过程如下：

(1)参数选型方向如图3所示。

参数输入界面，主要包括设计要求和参数设置两部分内容。其中设计要求主要是针对发动机单独驱动、电机单独驱动以及混合动力驱动情况下，对车辆最高车速、最大加速度、0到50公里加速时间、最大爬坡度等参数的设计要求进行设置，以作为系统参数选型件及部件优化的约束条件。参数设置部分主要是输入整车的一些常规参数，像车长、轴距、质心高度、迎风面积、空载质量等等，以便后续的部件选型和参数优化进行数据调用。

选定推荐设置界面的作用是对已型的部件和待选型部件进行设置。用户可以通过此界面选定某一个或多个部件由系统推荐，未被选定的部件需要用户在对应部件下拉列表中选定其型号。对于用户设置为系统推荐的部件，用户将不能启用该部件的下拉列表框对其部件进行设置，此时该部件相关性能参数的显示框将显示出“系统推荐”的提示。对于未被设置为系统推荐的部件，用户可以通过其下拉列表框选出已选定的部件型号，同时该部件的相关参数将通过对应的显示框显示出对应的数值，以便用户对已选定部件的相关性能有个大体的了解；如果用户不对其进行设置，系统将读取默认设置，将列表中的第一个部件作为已定型部件参与参数选型运算。

推荐结果显示的作用就是将参数初选程序运算所得到的部件参数范围显示给用户，使用户对待选型部件的参数范围有一直观了解。进入该界面，设置界面居中显示以后便通过updatedata函数对整个界面的文本显示框实现数据更新。对于之前用户已定型的部件，系统会将其参数选择范围的上下限设定为已选定部件所对应参量的数值。例如，如果用户设定发动机为系统推荐主减为非系统推荐部件，此界面将会显示发动机满足设计要求所对应的最大功率的上下限和最大扭矩的上下限。对于主减，其速比上下限将显示为同一数值，且该数值与用户已选定主减所对应速比一致。

优化工况设置界面用于使用户对优化循环工况及寻优取向进行设置。通过优化工况设置，用户可以进行两种操作，一是选择一种数据库已有的工况，并根据实验需求设定寻优工况的循环次数；二是用户选择数组库中已有的四种寻优工况进行自定义组合，并通过设定工况个数产生一条满足用户需求的速度时间曲线。

优化方案设置界面作用是用来设置参数优化所采用的算法。目前系统提供的算法有两种，一种是基于仿真实验法寻优，另一种是基于遗传算法寻优。仿真实验法的实现过程是，以参数初选程序运算得到的部件参数范围作为限定条件，对各个部件所对应的数据库进行检索，筛选出符合设要求的部件型号，之后对已有的符合要求的部件进行组合，调用系统模型进行运算，通过比较最终筛选出性能最优的匹配方案并显示给用户。遗传算法优化的实现过程是将用户已定型的部件作为已知参数，在用户设置完遗传算法的种群规模和遗传代数后，调用遗传算法程序和相关模型，在参数初选部分得到的部件参数范围里寻求最优性能参数，最终显示给用户。

优化算法设置界面，由于系统有两种优化方案可供选择，而二两种方法需要设置和输出的内容不尽相同，因此由优化算法设置界面直至最后，整个参数选型部分变为两支。

仿真实验法优化界面主要用于将仿真实验法运算的到的三种匹配方案结果显示给用户，其中包括一种最优方案和两种次优方案。其具体实现过程，主要通过updatedata函数实现，在此不多加说明。至于输出结果，主要包括每个部件的型号及其性能参数数值。

方案性能分析界面对于仿真实验法优化结果有：(1)、经济性能指标，包括百公里油耗、百公里电耗、能耗费用、耗材费用和总费用；(2)、动力性能指标，包括最高车速、最大爬坡度、0-50公里加速时间、动力性能评分。(3)、综合指标，系统根据用户选择的寻优取向(经济性寻优、动力性寻优、综合寻优)给动力性和经济性一组权重系数，对整车的综合性能进行评价。对于遗传算法的结果输出，系统分别对遗传算法推荐出来的最优解和仿真实验法得到的最优方案进行了分析，将参数选型得到的方案作为比对基准，对遗传算法得到的方案进行打分。使用户更直观的看到参数优化所取得的效果。当整个参数选型运行结束以后，用户可以通过点击仿真结果输出界面的生成报告按钮，将参数选型所选取的方案及其性能分析结果以Excel表格的形式存储起来，用户可以在此基础上编写实验报告文档。

(2)性能分析方向如图4所示。

参数输入界面主要由部件设置、附件设置和性能曲线查看三部分组成。部件设置部分主要包括车辆、发动机、电机、电池、变速箱和车轮各部件的参数设置；附件设置主要是针对发动机和电气附件的功率以及对空调进行设置，以使仿真结果更贴近于现实；性能曲线查看主要是用来对相关部件的某些特性曲线进行查看，使用户从图像上对部件的性能有个更加直观的了解。

循环工况设置内容和参数选型里的优化工况一样，也包含单一循环工况和组合工况两种。该界面除了工况设置以外，设计时还添加了包括电池参数、加速性能和爬坡性能的相关设置。电池参数设置主用是为控制策略设置电池工作时其SOC值的上、下限以及实验开始时电池SOC的初始值。加速性能主要是为加速性能测试设置其加速初速度和加速末速度，对于客车一般初末速度分别设置为0和50。爬坡性能设置主要设置的内容有平均爬坡速度和路面峰值附着系数，如果用户对某平均车速下车辆的爬坡性能没有要求，用户只需将平局爬坡速度设置为0，系统将默认为此状态下计算的是辆的最大爬坡度。

管理策略设置界面包括换挡控制策略设置、能量分配策略设置。系统目前涵盖的换挡控制策略有动力性换挡、经济性换挡、兼顾型换挡策略和单参数换挡策略，其各自对应着相关的控制程序。设计时，四种换挡策略控件组成一组单选按钮组，系统运行时只能有一种控制策略被选中。能量分配策略有电量耗尽型和电量保持性两种。另外系统还设计了行车充电和制动能量回收功能。为了使仿真更贴近实际，界面还设计了用于经济性计算的市场油价、电价进行输入窗口。

仿真结果输出界面，结果有仿真全程油耗、测试行驶距离、测试SOC变化量、全程电耗、每公里电耗以及由测试油耗和测试距离换算出来的百公里油耗。对于动力性仿真结果有最高车速、最大加速度、最大爬坡度、0-50公里加速时间以及用户设定平均车速下的爬坡度。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种插电式混合动力客车仿真方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：第一用户层将接收的参数导入用于参数选型的功能层，第二用户层将接收的参数导入用于性能分析的功能层；

步骤二：用于参数选型的功能层接收到第一用户层接受的参数后确定待选型部件参数的可行取值范围，然后根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式；用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数导入核心层；

步骤三：功能层在确定优化方式后，调用核心层的整车仿真模型及控制策略进行仿真，将最终结果传递到对应的用户层予以显示。

2.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车仿真方法，其特征是，所述第一用户层接收的参数包括设置的性能指标、确定的待选型部件、已经设定的参数及设置的寻优目标及工况，所述第二用户层接受的参数包括设置的部件参数、设置的工况参数及设置的策略参数。

3.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车仿真方法，其特征是，所述步骤二中，根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式，具体为，当用户并确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择仿真实验法方案对比方式，检索数据库中满足可行范围条件的部件型号，不同型号部件组合形成多种可能方案，调用整车仿真模型依次计算各方案下的整车性能，比较选出最优方案；

当用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择遗传算法优化方式，以可行的取值范围作为待优化变量的限定范围，调用遗传算法优化参数取值，遗传算法需调用整车仿真模型计算适应度，在用户层输出参数的最优取值及整车性能结果。

4.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车仿真方法，其特征是，所述用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数调用整车仿真模型计算整车性能，在用户层输出主要性能结果及关键部件的状态曲线。

5.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车仿真方法，其特征是，所述整车仿真模型用于计算一定循环工况下，整车的能耗和排放，同时也用于整车的动力性能计算，所述模型采用从工况到动力源的逆向仿真为主的仿真形式，即仿真时直接以循环工况作为输入，计算整车车速和加速度，再依次逆动力传递方向计算出各环节所需提供的转矩、转速和功率，进而得到整车的能耗和排放，同时，模型还需结合一定的正向仿真，正向计算整车的实际状态，以表征整车的动力性能。

6.如权利要求1至5任一所述的一种插电式混合动力客车仿真方法的系统，其特征是，包括第一用户层、第二用户层，用于性能分析的功能层、用于参数选型的功能层及核心层；

所述第一用户层将接收的参数导入用于参数选型的功能层，第二用户层将接收的参数导入用于性能分析的功能层；

所述用于参数选型的功能层接收到第一用户层接受的参数后确定待选型部件参数的可行取值范围，然后根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式；用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数导入核心层；

所述核心层存储有整车仿真模型及控制策略，用于性能分析的功能层、用于参数选型的功能层调用核心层的整车仿真模型及控制策略并将最终结果传递到对应的用户层予以显示。

7.如权利要求6所述系统，其特征是，所述第一用户层接收的参数包括设置的性能指标、确定的待选型部件、已经设定的参数及设置的寻优目标及工况，所述第二用户层接受的参数包括设置的部件参数、设置的工况参数及设置的策略参数。

8.如权利要求6所述系统，其特征是，所述用于参数选型的功能层根据能否确定具体可供选择的参数组合选择优化方式，具体为，当用户并确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择仿真实验法方案对比方式，检索数据库中满足可行范围条件的部件型号，不同型号部件组合形成多种可能方案，调用整车仿真模型依次计算各方案下的整车性能，比较选出最优方案；

当用户并不确定具体可供选择的参数组合的情况时，选择遗传算法优化方式，以可行的取值范围作为待优化变量的限定范围，调用遗传算法优化参数取值，遗传算法需调用整车仿真模型计算适应度，在用户层输出参数的最优取值及整车性能结果。

9.如权利要求6所述系统，其特征是，所述用于性能分析的功能层接收到第二用户层接受的参数调用整车仿真模型计算整车性能，在用户层输出主要性能结果及关键部件的状态曲线。

10.如权利要求6所述系统，其特征是，所述整车仿真模型用于计算一定循环工况下，整车的能耗和排放，同时也用于整车的动力性能计算，所述模型采用从工况到动力源的逆向仿真为主的仿真形式，即仿真时直接以循环工况作为输入，计算整车车速和加速度，再依次逆动力传递方向计算出各环节所需提供的转矩、转速和功率，进而得到整车的能耗和排放，同时，模型还需结合一定的正向仿真，正向计算整车的实际状态，以表征整车的动力性能。