第12卷第2期 智能系统学报 Vol.12 No.2 2017年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2017 D0I:10.11992/6is.201603024 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.tp.20170217.1012.010.html 萤火虫算法的电动汽车综合成本运行优化研究 许斌杰，王耀南 (湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082) 摘要：为实现节能减排，文章以增程式电动汽车为研究对象，提出了一种基于动态综合成本的增程器运行优化方 法。首先以增程器发动机外特性为研究基础，根据实际工作状况分别建立了发动机燃油消耗率及C0排放率模型， 再通过归一化后将多个目标加权求和的方法建立电动汽车综合成本运行优化模型。模型建立后，在全局优化及特 定功率优化这两种常见模式下以萤火虫算法进行寻优，最后在不同的权重条件下得出最佳综合成本运行曲线。实 验结果表明，文章提出的方法能够在不同的运行环境下通过动态调整权重值，实现基于燃油消耗率及C0排放的综 合成本运行优化。 关键词：电动汽车：油耗：排放：成本：发动机：增程器 中图分类号：TP27:U469.7文献标志码：A文章编号：1673-4785(2017)02-0166-06 中文引用格式：许斌杰，王耀南.萤火虫算法的电动汽车综合成本运行优化研究[J].智能系统学报，2017,12(2)：166-171. 英文引用格式：XU Binjie,WANG Yaonan.Optimizing the composite cost of electric vehicles based on the firefly optimization model [J].CAAI transactions on intelligent systems,2017,12(2):166-171. Optimizing the composite cost of electric vehicles based on the firefly optimization model XU Binjie,WANG Yaonan (College of Electrical and Information Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China) Abstract:To achieve savings in energy and reductions of emissions,we propose a process operation optimization method based on dynamic comprehensive cost for range-extending electric vehicles.With the external characteristics of range-extending engines as the basis of our research,we first established engine fuel consumption and carbon monoxide (CO)emission rate models according to actual working conditions.Next,through normalization,we de- veloped an operation optimization model of comprehensive cost for the electric vehicle by using a multi-goal weigh- ted summation method.With our optimization model,we used the firefly algorithm to find the optimal operation val- ue using the two patterns of global optimization and specific power optimization.Finally,we obtained the operation curve corresponding to the optimal comprehensive cost under different weight conditions.Our experimental results show that our proposed method can dynamically adjust the weight value in different operating environments,thus optimizing comprehensive cost based on both fuel consumption and CO emissions. Keywords:electric vehicle;fuel consumption;emission;cost;engine;range extender 随着中国工业化进程的迅速加快和汽车保有量燃烧后排出的废气也严重污染了大气环境)。为 的急剧增长，能源危机迫在眉睫，同时，汽车发动机 应对这一系列问题，并把握我国交通能源动力系统 的宝贵转型机遇，新能源汽车应运而生。但是，受制 收稿日期：2016-03-15.，网络出版日期：2017-02-17. 于电池技术发展的瓶颈，纯电动汽车无论在技术上 基金项目：国家“863”计划项目(2012AA111004):国家自然科学基金 项目(61104088). 还是市场上均难以普及。增程式电动汽车(REEV) 通信作者：许斌杰.E-mail:xubinjie(@hnu.cdu.cn 因既具有纯电动汽车污染小、能耗低的优，点，同时又第 １２ 卷第 ２ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１２ №．２ ２０１７ 年 ４ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｐｒ． ２０１７ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１６０３０２４ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ｔｐ．２０１７０２１７．１０１２．０１０．ｈｔｍｌ 萤火虫算法的电动汽车综合成本运行优化研究 许斌杰，王耀南 （湖南大学 电气与信息工程学院，湖南 长沙 ４１００８２） 摘 要：为实现节能减排，文章以增程式电动汽车为研究对象，提出了一种基于动态综合成本的增程器运行优化方 法。 首先以增程器发动机外特性为研究基础，根据实际工作状况分别建立了发动机燃油消耗率及 ＣＯ 排放率模型， 再通过归一化后将多个目标加权求和的方法建立电动汽车综合成本运行优化模型。 模型建立后，在全局优化及特 定功率优化这两种常见模式下以萤火虫算法进行寻优，最后在不同的权重条件下得出最佳综合成本运行曲线。 实 验结果表明，文章提出的方法能够在不同的运行环境下通过动态调整权重值，实现基于燃油消耗率及 ＣＯ 排放的综 合成本运行优化。 关键词：电动汽车；油耗；排放；成本；发动机；增程器 中图分类号： ＴＰ２７；Ｕ４６９．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４７８５（２０１７）０２－０１６６－０６ 中文引用格式：许斌杰，王耀南． 萤火虫算法的电动汽车综合成本运行优化研究［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１７， １２（２）： １６６－１７１． 英文引用格式：ＸＵ Ｂｉｎｊｉｅ， ＷＡＮＧ Ｙａｏｎａｎ． Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｒｅｆｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ［Ｊ］． ＣＡＡＩ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１７， １２（２）： １６６－１７１． Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｒｅｆｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ＸＵ Ｂｉｎｊｉｅ， ＷＡＮＧ Ｙａｏｎａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｓａｖｉｎｇｓ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ， ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｒａｎｇｅ⁃ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒａｎｇｅ⁃ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｏｕｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ， ｗｅ ｆｉｒｓｔ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｅｎｇｉｎｅ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ （ＣＯ） ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｍｏｄｅｌｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａｃｔｕａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｎｅｘｔ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ， ｗｅ ｄｅ⁃ ｖｅｌｏｐｅｄ ａｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ｇｏａｌ ｗｅｉｇｈ⁃ ｔｅｄ ｓｕｍｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｗｉｔｈ ｏｕｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ， ｗｅ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｆｉｒｅｆｌｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｖａｌ⁃ ｕｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｗｏ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｗｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｓｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｏｕｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｏｕｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ， ｔｈｕｓ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｓｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｂｏｔｈ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ＣＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ； ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ； ｅｍｉｓｓｉｏｎ； ｃｏｓｔ； ｅｎｇｉｎｅ； ｒａｎｇｅ ｅｘｔｅｎｄｅｒ 收稿日期：２０１６－０３－１５． 网络出版日期：２０１７－０２－１７． 基金项目：国家“ ８６３” 计划项目（ ２０１２ＡＡ１１１００４）； 国家自然科学基金 项目（６１１０４０８８）． 通信作者：许斌杰． Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｂｉｎｊｉｅ＠ ｈｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 随着中国工业化进程的迅速加快和汽车保有量 的急剧增长，能源危机迫在眉睫，同时，汽车发动机 燃烧后排出的废气也严重污染了大气环境［ １ ］ 。 为 应对这一系列问题，并把握我国交通能源动力系统 的宝贵转型机遇，新能源汽车应运而生。 但是，受制 于电池技术发展的瓶颈，纯电动汽车无论在技术上 还是市场上均难以普及。 增程式电动汽车（ＲＥＥＶ） 因既具有纯电动汽车污染小、能耗低的优点，同时又