[发明专利]一种用于重型商用车混合动力系统的构型拓扑生成方法

说明书

本发明公开了一种用于重型商用车混合动力系统的构型拓扑生成方法，通过对构型拓扑生成问题进行数学建模和求解，建立部件库和部件连接的数学表示，将拓扑生成问题表述为约束满足问题并建立完整的约束条件，利用回溯迭代法搜索求解得到满足约束问题的所有可行构型并对其进一步分析。本发明系统地建立了构型拓扑生成的完整过程，在给定部件数量以及完整约束条件下可得到所有可行构型，有利于重型商用车混合动力系统的构型开发与设计，同时也可用于未知构型的探索。

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术系统，更确切地说，本发明涉及一种用于重型商用车混合动力系统的构型拓扑生成方法。

背景技术

面对日益严苛的油耗法规限制和环保需求以及当前技术水平的限制，采用混合动力技术是当前阶段重型商用车发展的必经路线。然而我国重型商用车混合动力化刚刚起步，混合动力系统方案的设计问题就显的尤为重要，系统方案的确定直接影响着产品最终的性能与竞争力。重型商用车由于转矩需求大，路况复杂，成本把控严苛，其混动系统的设计面临更大的限制和挑战。混合动力系统构型虽大体分为串联，并联和混联三大类，但每一类包含多种拓扑连接结构，探索未知构型始终是混动研究的重点问题之一，一些研究表明构型上的微小变动能带来可观的性能提升。

当前一些研究将构型拓扑生成描述为约束满足问题，即在满足一系列连接约束的条件下搜索出所有可行的连接组合，但是其对各部件连接约束的分析不够系统完全，最后找出的四千多种构型拓扑中很多是重复和值得商榷的，而以连接关系为核心的拓扑生成方法需要更加严谨充分的约束，以防止得出大量包含不合理连接关系的解。针对重型商用车混合动力系统的特点，制定相应的构型拓扑生成方法，对重型商用车混合动力系统的构型开发与设计具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有构型拓扑生成方法没有严谨完整的约束条件导致得出大量包含不合理连接关系的解等问题，提供了一种用于重型商用车混合动力系统的构型拓扑生成方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：包括下列步骤：

第一步，建立构型拓扑生成问题的数学表示

首先建立如表1所示的部件库，该部件库中每一个部件包含部件类型、同类型部件数、部件接口数三个属性，其中部件类型是用不同数字代表不同的部件，同类型部件数表示最多采用多少个该类型部件用于构建连接关系，部件接口数表示该部件外连的部件数。此部件库用于重载且成本要求严苛的重型商用车，不考虑用到多个离合器、制动器或行星排等过于复杂的系统。然后利用上述部件表示方法对部件连接关系及构型拓扑进行数学表示，即将部件用V_ij表示，其中i代表部件的类型编号，j代表该类型部件的第j个部件，将两个部件连接关系用{V_ij,V_mn}表示。

表1用于拓扑生成的部件库

第二步，制定约束满足问题

将混合动力系统的拓扑生成问题描述为约束满足问题(CSP)，即表述为变量集X,变量取值范围D,变量约束集合C，其中变量集X＝{X1；X2；…Xe}，变量Xi代表一个连接关系，一个变量集X代表一种构型，根据公式(1)得到构成拓扑所需要的连接关系的个数，即变量集X的维数e为：

式中，n——所选部件类型总数

m——该类型部件总数

T_i——部件i的接口数

变量取值范围D为所有部件中任取两个部件的组合，对于重型商用车混合动力系统，完整的约束条件包括部件组合约束合部件连接约束。

第三步，利用迭代回溯算法搜索求解