插电式混合动力汽车能耗优化控制策略的研究

基于插电式混合动力汽车(PHEV)可以通过外网充电的特性,选取发动机消耗燃油的成本与电机消耗电能的成本之和作为优化目标函数,采用庞特里亚金极小值原理进行优化仿真;研究了PHEV不同工作模式(电量消耗-电量维持模式和混合模式)对能耗经济性的影响;分析了行驶里程、电池荷电状态(SOC)初始值和能量价格比对能量分配控制策略的影响;最终制定了实时优化控制策略并与门限值控制策略进行对比仿真,结果表明,与门限值控制策略相比,采用制定的实时优化控制策略能耗经济性在不同的SOC初始值下都有大幅度的提高。     

基于实时路况信息的插电式混合动力汽车预测性能量管理算法研究

为提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,对基于实时路况信息的预测性能量管理算法展开研究。根据实时路况信息采用能耗分配法规划全局SOC参考轨迹,利用自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS)跟随目标SOC轨迹实现能量管理。以上海市某行驶工况数据进行仿真,结果表明:全局SOC参考轨迹可在低、高速区间合理分配电量,真实SOC轨迹与参考轨迹变化趋势一致,燃油经济性较电量消耗-电量维持(CD-CS)策略提高7.65%,接近动态规划(DP)算法的全局最优解。     

基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性,并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题,制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础,建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型,并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数,将CVT速比、发动机转矩作为优化变量,以车速、加速度和SOC为状态变量,在动力性指标的约束下,运用遗传算法进行迭代寻优,PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化,较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表,综合数值建模和试验测试数据建模的方法,基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下,利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前,动力电池SOC运行更为平稳,CVT效率有所提升,驱动电机及发动机转矩分配更为合理;百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L,燃油经济性提升了13.5%。     

插电式混合动力汽车变参数能量管理策略

为进一步提高新型插电式混合动力汽车(PHEV)的整车经济性,考虑到影响整车经济性的2个主要因素——行驶工况和行驶里程,提出了变参数能量管理策略。为减小车辆行驶工况的影响,应用模糊欧几里德贴近度方法,建立了基于典型循环工况的车辆行驶工况识别控制策略;为减小车辆行驶里程的影响,应用模糊识别的方法,建立了以车辆行驶里程和车辆启动时的动力电池荷电状态(SOC)为输入,行驶里程模式为输出的车辆里程模式识别控制策略;最后对整车能量管理策略进行了仿真分析。结果表明:在同等行驶里程的新欧洲行驶循环(NEDC)工况下,与定参数能量管理策略相比,变参数能量管理策略可以降低整车等效百公里油耗5%以上,从而提高了PHEV的整车经济性。     

基于等效因子优化的插电式混合动力客车自适应能量管理策略

针对插电式混合动力客车,提出基于等效因子优化的实时能量管理策略。首先,设计了一种等效因子快速计算方法,先根据车辆的动力参数确定等效因子的取值范围,再应用射击算法快速计算等效因子。随后,提出了一种基于电池荷电状态(SOC)线性下降的自适应等效燃油消耗控制策略,利用车辆全球定位系统提供的车辆位置信息,通过在线更新等效因子,实现对参考SOC的实时跟踪。最后,与基于规则的控制策略和标准的ECMS控制策略进行仿真对比,结果表明:无论是在燃油经济性上还是在SOC控制的鲁棒性上,基于等效因子优化的策略都具有最好的控制效果。     

基于DP-ECMS的插电式混合动力城市客车能量管理策略研究

以一款气-电型插电式混合动力城市客车(PHEV)为研究对象,针对能量管理中的最小能耗问题分别应用电量消耗-电量维持(CD-CS)策略、动态规划(DP)、等效能耗最小化策略(ECMS)和自适应等效能耗最小化策略(A-ECMS)进行中国典型城市工况仿真。在对上述几种能量管理策略仿真结果分析的基础上,提出一种将动态规划与等效能耗最小化策略相结合的DP-ECMS策略。结果表明:DP-ECMS的能耗特性接近动态规划,同时具有等效能耗最小化策略的实时性特点,为PHEV的能量管理提供了参考。     

单电机混合动力汽车最优线控制策略研究

针对一款新型的单电机混合动力汽车,首先按照发动机最低燃油消耗曲线、发动机外特性曲线、电机外特性曲线以及电池SOC的高低进行工作模式的划分;其次采用人工鱼群算法对关键门限值参数(电池SOC工作的上下限值以及围绕最低燃油消耗曲线上限波动值)进行优化;最后制定出最优线控制策略,并与恒温箱控制策略和功率跟随策略进行了仿真比较。     

基于城市公交工况的PHEV能耗成本评估

在城市公交道路工况数据采集的基础上,运用主成分分析与聚类分析等数据分析处理方法,建立了误差在10%以内的城市公交工况。同时结合实际车型数据搭建了插电式混合动力汽车的整车模型,并对比分析了基于规则的CD-CS(Charge Depleting Charge Sustaining,电量消耗-电量维持)控制策略与基于DP(Dynamic Programming,动态规划)算法的全局优化控制策略在构建的城市公交工况循环下对整车经济性的影响。结果表明:在行驶里程接近100km时,基于DP的能量控制策略百公里能耗成本为81元,比基于规则的CD-CS能量控制策略的百公里能耗成本降低了近30%。     

基于系统效率的PHEV电量消耗模式控制策略优化

为了进一步发挥混合动力汽车的节油性能,插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)在电量消耗(Charge-Depleting,CD)模式下,制订系统效率最优的能量管理策略来提高整车的电消耗行驶里程,进而实现提升整车燃油经济性的目的。分析了系统在电量消耗模式下相关典型工作模式,以车辆动力学方程为基础,推导出系统效率模型。以需求转矩、动力电池荷电状态、电机转速作为动力系统的输入,将系统效率最优作为系统的目标价值函数,在动力性指标的约束下,优化获得在电量消耗模式下的电机转矩和无级变速器速比的最佳控制规律,综合数值建模和试验数据建模方法,基于Matlab/Simulink软件平台构建插电式混合动力汽车的发动机、驱动电机、无级变速器(CVT)和动力电池等动力传动系统关键部件效率数值模型和整车动力学模型以及驾驶员模型,在新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)工况下进行模型在环循环仿真验证分析。仿真结果表明,插电式混合动力汽车在电量消耗模式下,基于系统效率最优的能量管理策略能够使动力电池运行更加高效,转矩的分配更为合理,无级变速器获得较佳的控制规律。与直观式逻辑控制相比,纯电动续航里程提升了10.9 km,即经济性提高了15.3%,充分体现了所制订的控制策略的有效性。     

插电式混合动力汽车再生制动控制策略

由于再生制动控制策略直接影响了插电式混合动力汽车（PHEV）的经济性,文章提出了一种基于理想制动力分配的再生制动控制策略,这种策略能在保证制动稳定性的同时,尽可能多地回收制动能量,在Simulink平台上建立再生制动控制策略模型,并嵌入到Cruise软件中进行仿真。仿真结果表明,此模型相比没有制动能量回收的PHEV和传统汽车,都有效地提高了经济性,验证了再生制动控制策略的合理性。     

插电式四驱混合动力轿车控制策略研究

根据插电式四驱混合动力轿车在各种工况下的工作模式,确定了各个动力部件的转矩分配,以此为依据制定了此混合动力轿车基于逻辑门限值的控制策略,并在有限状态机Statefl ow中搭建了控制策略的核心状态流图,然后使用Cruise进行了仿真并对仿真结果进行了评价。仿真结果表明,汽车的动力性以及经济性都达到了设计指标要求,在NEDC下验证时,不论是在高电量区还是在低电量区,各动力部件均按照控制策略来工作,并且实现了各种工作模式的转换,控制策略有效而可行。     

基于烟花算法的PHEV能量管理策略参数优化

为改善插电式混合动力汽车(PHEV)的燃油经济性,提出一种基于规则的能量管理策略。结合智能网联汽车技术,利用烟花算法(FWA)结合系统约束条件,对能量管理策略参数进行优化,以求使车辆在变化的路况下能耗最低。为减轻沉重运算负荷,设计了一种事件触发机制来控制优化操作的启停。当车辆油耗超过预设上限则开始优化,一旦油耗满足预设下限则优化结束。在中国典型城市工况下,验证了该策略的有效性及优化性能。结果显示:较优化前的能量管理策略,该方案可使PHEV燃料消耗降低10%。从而,使燃油经济性明显提升。     

双电机串联驱动PHEV 能量管理策略研究

为使插电式混合动力汽车(PHEV)拥有更好的经济性,文章提出一种以行星齿轮为动力耦合机构的双电机PHEV构型,实现了多种工作模式,避免了传统单电机构型下模式单一、效率低下问题。在此构型的基础上进行工作模式的划分与制定,能量管理策略的搭建。基于MATLAB/Simulink搭建整车模型及控制策略,对所建模型的准确性以及所提策略的有效性进行验证。仿真结果表明:在NEDC工况测试下,该构型车辆工作模式切换正确,可有效提升续驶里程,节能效果显著。     

插电式混合动力公交车电池配置和能量管理策略协同优化的研究

本文针对一款插电式混合动力城市客车,以电池购置成本和使用过程中的能耗成本两者构成的综合成本最小化为目标,进行电池电量选择和能量管理策略的协同优化。首先,设计了双环优化流程,外环为不同电量电池组的选择,内环则施行选定电池组下基于庞特里亚金极小值原理(PMP)的能量管理策略。基于中国典型城市客车运行循环进行仿真分析。结果表明,以综合成本最小化为目标的PHEB的最优电池组配置受行驶里程需求、电池单价等多种因素的影响。最后,基于一组选定的电池组,分别应用PMP、动态规划、电量消耗-电量维持策略和等效能耗最小化策略进行能量管理的对比仿真,得到了4种策略的能耗特征。     

插电式混合动力汽车等效燃油消耗最小能量管理策略研究

对某插电式混合动力汽车电量保持(CS)阶段的能量管理策略进行了设计和优化研究。首先基于等效燃油消耗最小策略(ECMS)设计了汽车的能量管理策略,然后针对传统遗传算法(SGA)在运行过程中存在的收敛速度慢、种群进化动力不足问题进行了算法改进,并使用改进的遗传算法(IGA)优化燃油等效因子。硬件在环仿真试验结果表明:在电量保持阶段电池荷电状态允许的偏差内,该方法可以获得更高的燃油经济性。     

基于CRUISE的并联混合动力汽车建模与仿真

在正向仿真软件CRUISE平台上搭建并联混合动力汽车的整车模型,根据逻辑门限值的控制算法,在Matlab/Simulink/Stateflow环境下开发整车控制策略。通过对仿真试验结果的分析,所搭建控制策略满足整车性能的需求,实现车辆在不同工作模式之间的切换,维持电池SOC状态平衡,并且取得了良好的燃油经济性和排放性。证明所开发的并联混合动力汽车的正向仿真平台和控制策略的正确性和多功能性,对提高混合动力汽车的研发效率,降低研发成本具有实际意义。     

基于电量平衡控制PHEV汽车WLTC循环运行特性

正面对当前严格的排放及节能的法规,针对插电式混合动力汽车(PHEV)最经济有效的运行控制策略是基于电量平衡控制策略,本文将主要研究在WLTC循环中,PHEV基于电量平衡模式控制在WLTC测试循环中运行特性。2016年,国家环保局联合各个机动车车质量监督检验中心及各大车企法规部拟定了堪称史上最严法规的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》。该法规不仅加严了相应排放物的     

PHEV的能量管理策略研究

文章针对一款12米的插电式串联混合动力客车,在已知工况的基础上,提出了一种凸优化能量管理优化策略。建立相应的整车、凸优化模型,基于MATLAB进行仿真分析,得到了全局最优能耗成本;另外,SOC轨迹近似呈线性变化,在行程终止时达到设定的目标SOC值,充分体现了优先用电的原则,提高了整车经济性。     

基于线性规划的混合动力汽车智能充电策略

以油电混合动力汽车整车控制策略为基础,提出一种基于线性规划的智能充电能量分配策略,改善了混合动力汽车燃油经济性。该策略在维持高压电池SOC平衡的前提下,根据整车需求功率,发动机和中混电机转速,结合各动力总成部件能量传递的效率,以系统等效燃油消耗最小为原则进行扭矩分配优化。通过仿真结果表明,该策略比普通瞬时优化策略提高了整车燃油经济性。     

插电式混合动力电动汽车能耗特征研究

通过法规试验和道路试验对插电式混合动力电动汽车(PHEV)的能耗特征和影响因素进行了研究。法规试验采用欧洲试验方法;道路试验组织多辆PHEV在天津市由用户按日常出行方式驾驶,获取燃料消耗、电量消耗和行驶工况等数据。结果表明,PHEV的能耗与1次充电行驶里程密切相关,而通过对法规试验进行扩展,能得出接近常温状态下实际使用PHEV的能耗曲线。环境温度的变化和空调使用对PHEV能耗有较大的影响。为了更好地反映实际能耗,有必要在法规中补充空调试验。