融合工况识别的增程式电动汽车模糊能量管理策略研究

针对模糊能量管理策略设计仅依赖专家经验很难适应复杂工况的问题，本研究提出了一种基于神经网络工况识别的增程式电动汽车模糊能量管理策略。首先，基于中国货车行驶工况（CHTC-HT）数据，利用改进遗传算法优化的BP神经网络构建工况识别模型；其次，根据所识别的工况类型，融合电池SOC及整车需求功率参数，设计了自适应模糊能量管理策略，通过实时获取发动机功率输出实现能量优化分配；最后，通过硬件在环测试验证了所提出的方法。结果表明自适应模糊策略油耗相比规则策略降低9.67%，比模糊策略降低7.84%，有效提高了整车经济性。     

纯电动汽车驱动电机与电动附件的综合能量管理策略

针对动力电池在低SOC、低温等工作条件下输出功率较小,难以同时满足车辆动力性、安全性和舒适性的功率需求的问题,对动力电池的功率输出特性和电动附件对整车动力性的影响进行了研究。在此基础上,提出了一种综合考虑动力性、安全性和舒适性的纯电动汽车驱动电机和电动附件的能量管理策略。该策略以电池放电功率与驾驶员需求功率的关系为判断条件,将纯电动汽车能耗系统的工作状态分为正常、一级欠功率和二级欠功率3类,并针对能量管理较复杂的一级欠功率工作状态,提出了"特殊工况安全优先,非特殊工况协调控制"的解决方案。仿真结果表明,该能量管理策略在低SOC、低温等工作条件下既优先考虑了整车安全性又兼顾了动力性和舒适性。     

插电式混合动力汽车低SOC能量流试验研究

为制定最优的能量分配策略,对某款插电式混合动力汽车在不同运行工况下的能量流进行分析。通过试验测试了低SOC状态下整车部件能量传递的相关参数,包括:温度、压力、转矩、转速和流量等,之后计算和分析整车的能量分布,并对比了NEDC和WLTC工况下整车能量流向和能量回收率。结果表明,在电池处于低SOC时,WLTC工况下的发动机平均油耗是NEDC工况平均油耗的1.6倍左右;且两种工况下车辆行驶所消耗的能量绝大部分来自于发动机;另外,WLTC工况行驶能量低于NEDC工况,其差值不足1%,但WLTC工况的能量回收率低于NEDC工况,其差值达2.31%。     

A Research on the Distributed Control System for Extended-range Electric Vehicle

研究了增程式电动车的分布式网络控制系统.该系统由整车层和辅助动力单元( APU)层组成,整车层以整车控制器为核心,根据驾驶员的需求对整车能量需求进行分配;APU层由APU控制器来协调发动机和发电机的工作.在控制策略方面,着重研究了起动、停机和各运行工况中的能量管理策略.实车试验结果证明,该系统可有效延长纯电动续驶里程,并在电池低SOC状况下维持整车动力性能,同时发动机的运行工况将大多处于高效区域.     

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。     

插电式混合动力轿车整车控制策略的研究

针对赛豹插电式混合动力汽车(PHEV)的特点,依照整车不同电量状态和功率需求,提出了一种多阶段多目标的控制策略.按ECE工况循环的转鼓试验结果表明:该控制策略满足了赛豹PHEV的控制需求,实现了其在不同工况下对电机和发动机转矩的合理分配,经换算的100km等效油耗为3.4L,比原汽油车节能56.7％.     

功率分流混合动力全速域工作模式切换规则优化

针对某功率分流混合动力汽车,探讨了既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则的优化问题。先在既定模式转矩分配策略未知的前提下,将等效燃油消耗与样本数字特征相结合,计算了不同荷电状态（SOC）值下各工作模式在所有可行工作点的基准综合燃油消耗率。以整车燃油经济性为优化目标,确定不同SOC值下所有可行工作点的最佳工作模式,进而得出基于车速、车轮端需求转矩、SOC值的优化后全速域工作模式切换规则,以满足不同工况下的工作模式选择需求。之后,不考虑模式切换过程对整车驾驶平顺性的影响,搭建了模式切换实施模型。再以4个新欧洲驾驶循环（NEDC）工况所构成的组合工况为目标行驶工况,将优化后全速域工作模式切换规则和传统基于逻辑门限的全速域工作模式切换规则分别应用于基于规则的能量管理策略,进行了整车燃油经济性仿真与台架试验验证。仿真结果表明：在不改变既定模式转矩分配策略的条件下,与基于逻辑门限的全速域工作模式切换规则情况相比,所提出的既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则优化方法至少可使整车燃油经济性提高7.33%。台架试验结果进一步表明,该优化方法至少可使整车燃油经济性提高6.17%。由此可见,所提出的既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则优化方法对整车燃油经济性具有较好的改善效果。     

混合动力汽车再生制动对能耗的影响

基于某地面耦合型油电混合动力汽车,研究再生制动对整车能耗的影响,为进一步开发混合动力汽车的制动能量管理策略奠定基础。通过新欧洲驾驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)工况再生制动过程分析,研究发动机启停控制、电池荷电状态(State of Charge,SOC)对再生制动回收能量的影响,采用单次NEDC循环工况再生制动能量回收效率来评估再生制动控制策略对整车能量消耗的影响。测试结果表明,再生制动过程发动机的启停控制主要受电池SOC的影响,电池SOC越低,发动机启动时刻越提前,停机时刻越延迟,再生制动回收的能量越多,单次循环工况制动能量回收率越高。     

Simulation of HEV Multi-objective Optimization Based on Variable Logic Threshold

为实现混合动力汽车的动力性、燃油经济性以及模式切换平顺性,以基于CVT的插电式混合动力汽车为研究对象,针对混合动力汽车的多目标优化问题,提出一种可变逻辑门限控制策略.整车控制过程中根据功率需求进行模式切换,其中行驶需求功率根据车速和节气门开度计算得到,切换门限根据整车参数实时计算.以发动机和电机的输出特性、电池的SOC为主要依据计算工作模式切换的可变逻揖门限值.通过电机助力保证整车具有较好的动力性能,通过不同模式下驱动功率的一致性实现模式切换平顺,通过小功率需求时仅可能多用纯电动来提高燃油经济性.在MATLAB/Simulink平台下建立混合动力汽车前向仿真模型,并在NEDC工况下进行仿真.仿真结果表明:整车动力性能得到了提高,实现了模式切换平顺性,节油40％.     

基于MPC的液压混合动力车辆能量管理策略研究

针对双轴并联式液压混合动力车辆(PHHV),以蓄能器荷电状态(SOC)和发动机瞬时燃油质量流量m8f为输入量,发动机需求功率比例φ为输出量,以油耗最小为目标函数设计了模型预测控制器(MPC)进行PHHV的能量管理。基于MATLAB/Simulink平台搭建了包括需求功率计算、发动机、蓄能器和泵/马达等主要部件的PHHV车辆模型并进行MPC能量管理。研究结果表明,在美国道路城市循环工况(UDDS)下,MPC管理下的PHHV能充分发挥混合动力的特点,合理调节分配发动机和液压单元的需求功率,降低行驶过程的总油耗。     

New Optimal Power Management Strategy for Series Plug-In Hybrid Electric Vehicles

Recently Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) have gained increasing attention due to their ability to reduce the fuel consumption and emissions. In this paper a new efficient power management strategy is proposed for a series PHEV. According to the battery state of charge (SOC) and vehicle power requirement, a new rule-based optimal power controller with four different operating modes is designed to improve the fuel economy of the vehicle. Furthermore, the teaching-learning based optimization (TLBO) method is employed to find the optimal engine power and battery power under the specified driving cycle while the fuel consumption is considered as the fitness function. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed method, four different driving cycles with various numbers of driving distances for each driving cycle are selected for the simulation study. The performance of the proposed optimal power management strategy is compared with the rule-based power management method. The results verify that the proposed power management method could significantly improve the fuel economy of the series PHEV for different driving conditions.     

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%。     

Design of an energy management strategy for parallel hybrid electric vehicles using a logic threshold and instantaneous optimization method

A novel parallel hybrid electric vehicle (PHEV) configuration consisting of an extra one-way clutch and an automatic mechanical transmission (AMT) is taken as the study subject of this paper. An energy management strategy (EMS) combining a logic threshold approach and an instantaneous optimization algorithm is developed for the investigated PHEV. The objective of this EMS is to achieve acceptable vehicle performance and drivability requirements while simultaneously maximizing engine fuel economy and maintaining the battery state of charge (SOC) in its rational operation range at all times. Under the MATLAB/Simulink environment, a computer simulation model of the studied PHEV is established using the bench test results. Simulation results for the behavior of the engine, motor, and battery illustrate the potential of the proposed control strategy in terms of fuel economy and in keeping the deviations of SOC at a low level.     

基于小波变换-模糊控制的复合电源能量管理

以锂电池-超级电容构成的复合电源电动汽车为研究对象,在满足动力性能的前提下,为实现超级电容在合理的荷电状态（SOC）下承担高频率信号,且锂电池承担低频率信号的目标,建立了实时小波变换-模糊控制的能量管理控制策略。基于Matlab/Simulink和ADVISOR软件搭建整车模型,并在NEDC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与单一锂电池相比,在小波变换-模糊控制策略下,复合电源锂电池的驱动峰值电流降低了20.68%,寿命提高了16.74%。搭建了按一定比例缩小的复合电源系统试验平台,并在NEDC工况下进行试验验证。结果表明,小波变换-模糊控制策略对复合电源电动汽车的能量管理具有良好的控制效果。     

系统综合效率优化的插电式混合动力车辆的能量管理策略

为了提升插电式混合动力汽车(PHEV)的动力系统的真实能效,从综合能效最优的角度,研究了插电式混合动力系统能量管理策略.针对系统综合效率的时变性和耦合性,建立了系统效率评价模型,对电池储存电能的效率进行评价和动态修正,以系统综合效率最优为目标,结合粒子群优化算法,构建了能量管理策略.基于GT-Suite和Simulin...     

考虑发动机起停优化的PHEV能量管理策略

针对某新型双电机行星耦合插电式混合动力汽车(PHEV)中发动机在起停及怠速运行状态下会导致油耗增加的问题,基于等效燃油消耗最小能量管理策略,加入发动机起停优化控制模块,以进一步改善整车燃油经济性.建立了整车动力学和传动模型并加入发动机起停优化控制模块,对ECMS能量管理策略输出的发动机及电机最优目标转矩进行重新优化分配...     

Energy management and design optimization for a series-parallel PHEV city bus

Series-parallel PHEV city buses combine the advantages of series and parallel configurations and have been used in China. However, the design and energy management of series-parallel PHEV city buses based on Chinese driving conditions still need to be investigated. In this paper, an equivalent consumption minimization strategy is provided to optimize energy management for series-parallel PHEV city buses, and the process of the equivalent consumption minimization strategy for series-parallel is presented in this paper. Compared with the validated rule-based energy control strategy, ECMS shows a fuel economy improvement of 8.2 % in the CBCD (Chinese Bus Driving Cycle). Based on the optimal energy management, a design for a generator motor in the series-parallel configuration has been processed. The fuel consumption has been shown to decrease, with an increase in generator power, because the system with the higher generator power can work at a higher efficiency in the series mode and operate the engine in the high efficiency area in the parallel mode. Besides, in terms of costof- ownership for a PHEV bus for lifetime of 8 years, although the high generator power will lead to high purchase cost for series-parallel PHEV bus, a series-parallel PHEV city bus with a generator of 100 kW maximum power will still show small advantage in cost-of-ownership, based on current motor price and natural gas price.     

PHEV发动机驱动工况效率耦合分析与优化控制

单轴并联式混合动力系统（Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV）包括电池、驱动电机、发动机、自动变速器等多个关键部件。各部件效率特性存在相互耦合的关系,要实现系统整体效率最优,需要辨明影响系统效率的控制参数,并对系统整体效率最优的控制参数进行优化。以装备无级变速器（Continuously Variable Transmission,CVT）的PHEV为研究对象,首先对系统各关键部件的效率特性进行分析,建立各关键部件效率模型,明确各部件效率与控制参数、状态参数之间的关系。在此基础上,对发动机单独驱动模式下动力传递路径中不同部件的效率耦合关系进行分析,推导出系统燃油消耗量与动力系统各状态参数、控制参数之间的函数关系。根据分析结果,选取车辆需求功率及车速为状态参数,变速器速比及发动机转矩为控制参数,以系统燃油消耗量最小为目标建立优化目标函数和约束条件,对系统优化问题进行定义。根据优化问题的特点,设计基于模拟退火的优化算法对优化问题进行求解,获取系统燃油消耗率最小时变速器目标速比和发动机目标转矩随状态参数的变化关系。建立系统仿真模型对所述优化算法进行仿真分析,并搭建混合动力试验台对优化结果进行试验验证。结果表明：无级变速器效率对系统整体效率影响较大,采用优化控制规律使发动机效率有所降低,但无级变速器效率升高更大,系统整体效率升高;在功率需求一定的循环工况下,优化控制算法比传统上仅以发动机效率最高为目标的控制算法节油1%~2%。     

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。