HEV多智能体系统中电机智能体的构建*
尹然 牛礼民 杨洪源 周亚洲
【摘 要】摘要：为协调混合动力汽车（HEV）中各个子系统部件更好地工作，进一步提高智能控制水平，以并联式HEV为原型，在对输入信号识别、工作模式选择、与其他智能体协作这3个方面建立电动机智能体，创建不同行驶工况下能自主判断及自适应的控制策略，探究最优输出结果。研究电动机智能体与发动机智能体及蓄电池智能体之间的协作关系，在仿真软件ADVISOR中，对改进后的电机控制策略进行验证。结果表明，电机智能体的控制策略正确可行，可以完成与发动机之间的相互协作，能够改善整车的性能。 【期刊名称】汽车工程师 【年(卷),期】2016(000)010 【总页数】5
【关键词】混合动力汽车；智能体；相互协作；控制策略
*基金项目：国家自然科学基金项目（51275002）；安徽工业大学研究生创新研究基金资助项目（2015038）
当前汽车行业存在环境污染和能源危机两大问题[1-3]，纯电动汽车可解决这两大问题，但由于电池技术尚未成熟，纯电动汽车还有待进一步开发，因此混合动力汽车（HEV）成为连接传统汽车与纯电动汽车之间的桥梁，并以其环保节能的优势成为当今世界上的研究热点[4-5]。HEV中控制策略的优化可以直接提高整车的性能。文献[6-9]提出了多智能体协调控制方法，提高整车的智能控制；文献[10-11]指出把智能体思想运用在电机上，可以有效提高其性能；文献[12-15]把模糊控制智能思想运用在电机的控制策略上。目前把智能体思想放在
HEV控制上的研究还不多，为此文章基于ADVISOR中并联式HEV的电机控制策略，建立单一的电动机智能体控制策略，并进行仿真。研究电动机智能体与其他智能体之间的相互协作关系，使整车达到更好的智能控制，从而提高整车性能。
1 HEV多智能体系统
并联式HEV的发动机和电动机共同驱动汽车，如图1所示，发动机与电动机分属2套系统，可以分别独立地向传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动，又可以单独驱动。根据行驶工况的不同，发动机与电动机之间相互协作，使其工作在最经济区域，所以并联式结构适合多种复杂的行驶工况。其中电动机既可以作为启动机，又可以在动力不足的情况作为电动机提供辅助动力，还可以在制动时作为发电机为蓄电池充电。
HEV多智能体系统中有发动机智能体、耦合器智能体、电动机智能体及蓄电池智能体。驾驶员与系统智能体相互交流，但是不干预对系统智能体的动力分配。当各个子系统感知工况后做出相应的动力匹配，但是需要系统智能体的统一协调，当统一协调后，各个子系统根据自己的控制策略判断输出，共同完成工况的行驶。在不同行驶工况下，发动机智能体与电动机智能体之间相互协调，使彼此工作在最经济区域。所有的子智能体都有自我保护意识，即当超过自己的额定工作值时，智能体自动关闭，这样在保证动力性和经济性的前提下，保证了汽车的安全性。文章以电动机智能体为对象，研究其智能性及相互协作性。
2 电动机智能体的构建
电动机智能体模型示意图，如图2所示。根据系统智能体所需的转矩信息及发动机实际转矩信息，确定电动机当前工作状态。如转矩为正，则需工作在电动
机状态；如转矩为负，则需工作在发电机状态。再根据状态选择的不同工作模式，如电动机模式，判断是否大于额定转矩。如果大于，则电动机关闭；如果小于，则输出电动机实际转矩和实际转速。如发电机模式，则输出发电电流。 2.1 控制策略
当电动机智能体处于电动机模块时，电动机控制策略需要控制电动机的工作电流，以及在汽车停驶、变速器换挡或电机超过额定转速时，关闭电动机。表1示出电动机控制信号出现的所有情况。
电动机控制策略中有8种情况，如表1所示。当整车速度大于0.001 km/h，汽车也没有换挡，再判断是否大于80 km/h，如果大于，则电动机关闭。后面以此类推。当整车速度小于0.001 km/h时，整车速度大于80 km/h这种情况是矛盾的，所以表1中有2种矛盾的情况不成立。其他情况中，当“整车速度小于0.001 km/h、换挡、大于80 km/h”中任何1种或2种情况发生，电机控制策略都将输出为0，即电机关闭。
具体控制策略，如图3所示，输入信号1为汽车电压，输入信号2为需求输出功率，输入信号3为整车速度，输入信号4为换挡。根据输入信号1，2判断电机及控制器的工作电流，不应高于其蓄电池电流最大值，该电流限制了电机的最大需求功率。当整车的平均车速小于0.001 km/h，表明汽车处于驻车状态，此时关闭电机。变速换挡时，关闭电机。当整车的速度大于0.001 km/h且不再换挡时，判断整车的速度是否大于80 km/h，如果大于80 km/h，电机关闭。这样发动机就可以工作在最经济区域，提高汽车的燃油率。而且当速度过高时，对电机轴和电机电气元件会有影响，所以当速度一定时关闭电动机，可以提高电动机的使用寿命。
HEV多智能体系统中电机智能体的构建
