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。     

基于马尔科夫链的并联PHEB预测型能量管理策略研究

为使能量管理策略更好地面向实时应用,本文中针对一款装有自动机械式变速器(AMT)的并联插电式混合动力客车(PHEB),展开预测型控制策略的研究,以实现挡位选择和功率分配的协同优化。首先,基于马尔科夫链模型,计算转矩状态转移概率,得到不同预测时域长度的预测车速;在此基础上,进行滚动时域内的功率分配和挡位选择协同优化。其中,在滚动时域内的优化选择含电池SOC和挡位两个状态变量的二维动态规划(DP)算法。分析了不同预测时域长度对预测结果的影响,并对动态规划、基于规则的能量管理策略和预测型策略进行对比。结果表明:与基于DP的能量管理策略相比,本文中提出的预测型策略的能耗增加了17.3%,但与基于规则的能量管理策略比较,预测型策略的能耗降低了29.7%。     

跟驰场景中网联混合电动货车速度规划和能量管理协同控制的研究EI北大核心CSCD

鉴于队列行驶中的网联混合动力货车(HET)的跟驰速度既涉及行车安全、能量需求与分配和电池老化速率,同时又通过车间距,影响气动阻力,以至能耗经济性,本文中提出跟驰场景下综合考虑行车安全性、能耗经济性、气动阻力和电池老化等多个目标的速度规划和能量管理协同控制策略。首先,基于空气动力学量化跟驰安全性。其次,以安全性成本、能耗成本和电池老化成本构成的等效总成本最小化为目标函数并基于模型预测控制构建实时控制策略。其中,采用长短时记忆神经网络对前车速度进行预测,并采用动态规划求解滚动时域内的优化问题。结果表明,协同控制策略能通过抑制动力电池充放电电流来降低电池老化成本,以及借助灵活调整跟驰距离来减小气动阻力并降低能耗成本。与基于人类驾驶模型的跟驰策略进行对比,结果验证了协同控制策略的可行性。     

跟驰场景中网联混合电动货车速度规划和能量管理协同控制的研究

鉴于队列行驶中的网联混合动力货车（HET）的跟驰速度既涉及行车安全、能量需求与分配和电池老化速率,同时又通过车间距,影响气动阻力,以至能耗经济性,本文中提出跟驰场景下综合考虑行车安全性、能耗经济性、气动阻力和电池老化等多个目标的速度规划和能量管理协同控制策略。首先,基于空气动力学量化跟驰安全性。其次,以安全性成本、能耗成本和电池老化成本构成的等效总成本最小化为目标函数并基于模型预测控制构建实时控制策略。其中,采用长短时记忆神经网络对前车速度进行预测,并采用动态规划求解滚动时域内的优化问题。结果表明,协同控制策略能通过抑制动力电池充放电电流来降低电池老化成本,以及借助灵活调整跟驰距离来减小气动阻力并降低能耗成本。与基于人类驾驶模型的跟驰策略进行对比,结果验证了协同控制策略的可行性。     

基于NSGA-Ⅱ燃料电池城市客车能量管理策略优化

从实际工况出发,设计某款10.5 m燃料电池城市客车能量管理策略,仿真分析该策略下动力电池充放电容量最大值及整车百公里氢耗两个评价指标,并以此为目标函数,利用NSGA-II算法对能量管理策略进行优化.     

MC-Q强化学习的PHEV能量管理策略

插电式混合动力汽车具有节能的特点,而多动力源之间的能量管理策略对混合动力汽车能耗有很大的影响,故文章以一款在固定线路上运行的串联插电式混合动力城市客车为例,基于以往的行驶工况,根据马尔科夫理论,把需求功率随时间的变化转换为状态转移矩阵,用概率矩阵生成符合实际使用条件的随机功率序列。建立Q强化学习模块,使用得到的随机功率序列进行训练,实现城市客车能量分配的实时优化控制。仿真结果表明,文章所提出的强化学习能量管理算法相比于规则控制算法能明显的优化能耗,对比动态规划全局优化策略总能耗仅轻微增长,控制策略可实现实时应用。     

基于Radau伪谱法的复合电源电动汽车能量管理策略优化

本文中提出一种基于Radau伪谱法的能量管理策略优化法,利用全局插值多项式对系统中状态变量与控制变量进行逼近,由插值多项式的导数近似动力学方程中状态变量的微分方程,将最优控制问题(OCP)转化为待优化变量的非线性规划(NLP)问题进行求解。以加入惩罚因子的电池寿命模型为目标函数,将复合电源电动汽车中的电池使用寿命(电池可循环次数)与单一电池能量源在NEDC循环工况下对比分析,结果表明,伪谱法优化的复合电源可减小电池组的安时流通,缩小电流、功率波动范围,其电池组功率、超级功率均与需求功率出现了分段的线性关系,且复合电源中电池等效寿命较单一电池能量源提高25.61%,本文中为复合电源的能量管理策略提供了一种快速、稳定的优化方法,为匹配最优系统参数奠定基础,还可作为其他优化策略的评估基准。     

串联混合动力汽车瞬时优化控制策略研究

建立了基于传动系能量均衡以电池充放电电流为控制变量的系统模型和以等效燃油消耗率最小为目标的优化数学模型。在设定参数条件下,以基于电量平衡的瞬时优化策略对两种常见行驶工况进行了整车仿真。将仿真结果与功率跟随策略的仿真结果进行比较,表明瞬时优化策略能更好地维持车辆行驶过程中电池电量平衡。     

考虑电驱动系统成本的混合动力汽车参数综合优化

提出了一种并联式混合动力汽车(HEV)参数综合优化算法,以解决其能量管理与动力系统匹配经常各自独立进行的问题。该方法考虑电驱动系统成本,用改进型模糊能量管理策略,以能量管理策略参数、动力系统匹配参数为决策变量,以等效综合油耗、电机与电池组总成本为目标函数,在ADVISOR仿真环境下,用多目标遗传算法优化求解。结果表明:在保证整车动力性的前提下优化后,等效油耗降低23.0%,电机和电池组总成本降低41.9%;一氧化碳CO的100 km排放质量降低10.8%,碳氢化合物HC的排放降低22.2%,氮氧化物NOx的排放降低27.0%,改善了发动机效率与电机效率;验证了该方法的有效性。     

电动公交客车增程器开关控制策略和等效能耗最小化策略优化

本文中旨在解决增程式电动公交客车单点恒温器能量管理策略下电量维持阶段油耗较高和锂电池组循环充放电深度较大等问题。首先对增程器开关控制策略和等效燃油消耗最小化策略(ECMS)进行优化和仿真验证,然后在增程式电动公交客车半实物仿真平台上进行了试验验证。结果表明:电量维持阶段,优化增程器开关控制策略后,增程式电动公交客车百公里油耗由原来的39. 1降至36. 23L,锂电池组循环充电系数由19. 8/100km降至13. 2/100km,分别降低了7. 3%和33. 3%,但增程器的起停次数有所增加。进一步采用优化的ECMS能量管理策略后,增程式电动公交客车百公里油耗再降至35. 22L,锂电池组循环充电系数进一步降至9. 9/100km,比原单点恒温器控制策略分别降低了9. 9%和50%。     

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。     

多模式混合动力汽车控制策略研究

针对目前混合动力汽车结构的优缺点及发展现状,提出一种双电机双离合器混合动力结构,在该结构下可实现多种驱动形式,综合各模式优势,可充分利用发动机、电机及电池特性,尽可能地节省能耗.在该混动结构下搭建了基于逻辑门限值和基于ECMS的瞬时优化能量管理策略,仿真及试验分析表明,基于ECMS的瞬时优化能量管理策略与基于规则的策略...     

插电式混合动力汽车能耗优化控制策略的研究EI北大核心CSCD

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Cruise/Simulink氢燃料电池混合动力客车能量管理策略研究

以某氢燃料电池混合动力客车为研究对象,应用AVL-Cruise和Matlab-Simulink软件搭建整车联合仿真平台;基于选定的城市客车工况需求,采用便于实时管理的模糊逻辑控制策略,并进行仿真分析。结果表明,本文提出的控制策略可以较好地对燃料电池和动力电池进行能量分配管理。     

基于G PS定位的插电式混合动力汽车能量管理策略研究

为了更好地挖掘插电式混合动力汽车的节油潜力和降低使用成本,研究了基于GPS定位的能量管理策略.考虑油电使用成本差异,为使整车综合能耗成本最低,行程终了时电池荷电状态(SOC)应下降至放电下限.依托GPS定位,根据车辆当前所在位置和目的地,车辆运行工况可聚合归类成市内纯电工况、市内混合工况和城间混合工况等若干工况组合.利用庞德里亚金极小值原理构建Hamilton整车能耗成本函数,将SOC轨迹寻优问题简化成求解不同工况的2点边值问题.采用动态规划逆序算法生成基本SOC轨迹曲线,分析整车历史行驶数据,生成速度、时间影响因子对基本SOC轨迹曲线进行修正以减小偏差.以某插电式同轴并联混合动力汽车为例,开展基于WLTC工况的仿真实证研究.结果表明,基于GPS定位的整车能量管理策略节油率较CD/CS策略,城市工况提高了6.83%,综合工况提高了9.91%,验证了基于GPS定位的整车能量管理策略的有效性.      

基于余热利用的燃料电池汽车能量管理策略*

针对锂离子电容器高能量密度和高功率密度的特点,提出一种燃料电池-锂离子电容器新型动力系统构型,设计了基于庞特里亚金极小值原理(PMP)的能量管理策略。考虑锂离子电容器荷电状态(SOC)、燃料电池功率变化率和燃料电池余热利用对各能量源输出性能的影响,建立相应的能量管理策略,并综合分析了不同策略对整车经济性的影响。仿真结果表明:限制SOC和功率变化可在一定程度上提升燃料电池和锂离子电容器的耐久性;考虑燃料电池余热的能量管理策略可以有效降低氢气消耗量,改善整车的经济性。     

基于模型预测控制的PHEB能量管理策略

文章针对一款串联插电式混合动力城市公交,提出一种可实时应用的模型预测控制（MPC）能量管理策略,以能耗最小为目标优化整车功率分配。首先,基于马尔科夫链根据历史车速和加速度建立单步和多步速度预测模型;从而进行预测时域内滚动优化,选择动态规划算法（DP）得到动力系统最优控制序列;最后对比了基于模型预测、动态规划和庞特里亚金极小值原理（PMP）的能量管理策略。结果表明,提出的模型预测控制（MPC）能达到与全局优化算法相近的控制效果且能应用于实时控制,是其他两种方法不具备的,体现出该策略的优越性。     

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。     

车用复合电源参数与能量管理策略优化方法

文章提出一种车用复合电源参数与能量管理策略的联合优化方法。根据整车性能指标进行复合电源的基本参数匹配,以确定参数优化区间。以电池全寿命行驶里程和百公里耗电量为优化指标,采用带受控精英策略的多目标优化遗传算法(NSGA-II)对复合电源参数及能量管理策略进行优化,获得相应Pareto解集。通过线性加权法建立优选函数,对Pareto解进行优选,优选结果可使电池全寿命行驶里程提高35.0%,百公里能耗降低14.0%。     

基于提取PMP控制规则的FCHEV能量管理策略

针对FCHEV的能量管理问题,提出一种基于提取PMP控制规则的FCHEV能量管理策略。利用PMP优化算法解出的车辆在CHTC_C工况下离线最优控制序列,从最优控制序列中提取控制规则,实现能量管理策略的在线化。在MATLAB/Simulink上建立车辆模型,对所提能量管理策略进行仿真验证。仿真结果表明:所提能量管理策略能够较好跟随离线最优控制,且针对不同工况具有良好的适应性。