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。     

电动汽车用复合电源的建模与仿真研究

复合电源对电动汽车的续使里程和动力性发挥着巨大的作用,文章对蓄电池-超级电容纯电动汽车的能量管理策略进行分析。分析了纯电动汽车行驶中的四种工作模式以及行驶中受到的阻力,并建立相应的汽车能量管理策略的数学模型。     

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。     

低温环境下车用锂电池预加热策略研究

为提升电动车在低温环境下的续航里程，提出基于加热目标温度优化的电池组预加热策略，充分提高电池在低温环境下的能量效率，满足目标行驶里程的需求。首先通过实验测试确定不同温度下电池的最大放电能量；其次基于不同温度下电池的能量保持率和考虑温度对电池寿命的影响，建立非线性多目标约束方程并求解，得到不同环境温度和不同SOC状态下电池的最优加热目标温度；最后基于实测数据标定的整车物理模型对加热策略进行验证。实验结果表明，在-15和-5℃的初始温度下，基于优化的电池加热目标温度，整车的续航里程最大分别提高了8.41%和4.77%，说明所提方法能够明显提升低温下电动车的续航里程。     

基于交通信息的复合电源系统控制策略优化

为考虑未来行驶车速和道路坡度对整车需求功率的影响,本文中基于交通信息融合对现有复合电源能量管理策略进行优化.首先采用MATLAB/Simulink搭建复合电源仿真模型,而基于交通拥堵情况和行驶车速类型提出了未来短时间车速变化趋势判定方法;接着结合道路坡度和车速变化趋势,设计了可基于交通信息自动修正超级电容输出功率的模糊...     

电动汽车低压锂离子蓄电池技术研究及定制化设计

为了提升电动汽车续驶里程,动力电池能量密度越来越高,车辆轻量化系数也要求越来越严格。本文提出采用低成本低压锂离子蓄电池替代铅酸电池备用电源的技术方案,并对其容量与能量管理策略进行设计。达成提高电动汽车轻量化系数、增加车辆配电量、提升车辆续驶里程的目的。可令续驶里程增加约7%,增加里程的部分每公里配电成本降低50%以上。     

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。     

混合动力汽车复合电源参数优化与试验研究

提出了混合动力汽车用复合电源系统的构型及其控制策略,分析确定了满足整车动力性能要求和工程约束下复合电源参数的范围.以动力性指标为约束,能耗最小、电源成本最低和电池峰值电流最小为目标函数,采用NSGA-Ⅱ算法对复合电源参数进行了多目标优化.仿真结果验证了优化的有效性.对复合电源和单一电池的功能样机进行了循环工况试验.结果...     

新型双电池系统能量管理策略及电池循环寿命模型

针对双电池系统(高能量型+高功率型锂电池),在Matlab/Simulink Statefl ow环境中模拟验证了设计的基于规则的能量管理策略。通过Real-Time Workshop生成AVL Cruise软件可调用的DLL文件后,实现了涉及双电池系统充/放电过程的AVL Cruise/Matlab整车行驶工况联合仿真。根据高能量型锂电池的循环寿命测试试验,考虑了充放电量、电池温度和放电倍率的影响,提出了循环寿命经验模型。在完成模型参数化之后,进行了对比分析,结果表明双电池系统具有循环寿命优势。     

基于电池能量状态估计和车辆能耗预测的电动汽车续驶里程估计方法研究

本文中提出一种基于动力电池能量状态估计和车辆能耗预测的续驶里程估计模型。电池能量状态估计采用电池状态模型估计电池剩余的可用能量,分析了不同因素的影响。利用纯电动车测试数据,基于递推最小二乘算法辨识车辆能耗参数,结合行驶工况预测汽车能耗,进而计算续驶里程。与传统的续驶里程估计方法相比,基于电池能量状态估计和整车能耗预测的续驶里程估计模型的精度有较大提高。     

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。     

基于遗传算法的机液传动系统参数匹配研究

本文中对一款机液复合传动变速器进行运动学、动力学和能量管理分析,确定装配方案和基本参数。采用基于Pareto最优原理的多目标遗传算法研究传动系统的参数匹配问题,包括选择优化目标、确定设计变量和约束条件等。建立基于modeFRONTIER的传动系统多目标优化模型,分别以爬坡度和燃油消耗率为动力性和经济性的目标函数,采用多目标遗传算法,结合实验设计,对模型进行全局搜索寻优。结果表明:爬坡度平均值为27.26°,95%置信区间为[26.36°,28.16°],Pareto最优解为27.93°;燃油消耗率平均值为208.88 g/(kW·h),95%置信区间为[208.62,209.13]g/(kW·h),Pareto最优解为206.76 g/(kW·h)。随着优化迭代步数的增加,爬坡度和燃油消耗率两个目标值都将在一个小范围内收敛,且设计变量的Pareto最优解很好地满足传动系统的匹配要求。     

自适应坡度的复合电源物流车能量管理研究

为提高复合电源纯电动物流车的能量利用率，结合道路坡度对现有的复合电源能量管理策略进行了优化。首先，设计可基于不同道路坡度系数自动调整超级电容输出功率的模糊控制器；然后，采用粒子群优化算法对模糊控制器进行优化；最后，利用MATLAB/Simulink在CYC＿UDDS城市道路工况下设定不同的坡度进行仿真验证。仿真结果表明，所提出的控制策略在固定上坡、固定下坡和实际城市道路坡度下分别可减少3.47%、28.91%和3.94%的能量消耗，更好地发挥超级电容的优势。     

基于电池寿命预测控制的履带车辆能量管理

为改善串联式混合动力履带车辆在复杂行驶环境中的燃油经济性和动力性,本文中提出了一种考虑电池寿命影响的基于非线性模型预测控制的能量管理策略.首先,考虑到电池不同输出功率会对电池温度产生影响,建立电池的2阶RC模型、热电耦合模型和寿命模型.然后,基于电池的2阶RC模型建立了用以描述车辆前功率链未来动态的预测模型,同时考虑到...     

考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略

为提升高温环境下电源系统的综合效率,通过分析电动汽车热管理和能耗模型,提出一种考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略,并在CATC、NEDC工况下分别与单一电源电动汽车和采用常规策略的复合电源电动汽车进行对比仿真。结果表明,相对于单一电源,采用复合电源方案的电动汽车电源系统能量回馈提升3.6%以上,综合能耗降低3.3%以上,电池最终温度下降3.51℃以上;相对于采用常规策略的复合电源电动汽车,考虑电池热管理的复合电源功率分配控制策略提升超级电容参与度,使复合电源系统能量回馈提升1.8%左右,综合能耗降低1.2%左右,电池最终温度降低1.25℃左右,从而验证了该策略的有效性。     

基于工况的纯电动大型客车复合电源参数匹配设计

为更好匹配由动力电池和超级电容器组成的复合电源参数,提出一种基于纯电动大型客车典型工况下的参数匹配方法。首先,根据车辆续驶里程设计要求初步配置动力电池组参数;其次,由动力电池组参数配置超级电容器组参数;最后,根据4种典型工况中最大需求功率和车辆运行中需求能量、功率要求和电压要求,提出匹配超级电容器组的3个约束条件以优化复合电源参数。     

基于预测控制的插电式混合动力汽车智能能量管理(英文)

为解决基于规则的插电式混合动力汽车(PHEV)能量管理策略必须保留混合动力系统容量冗余以应对不可预测的驾驶员行为,从而影响系统效率的问题,研究了基于优化的智能交通系统(ITS)能量管理和经济行驶算法,利用ITS提供的信息对高压电池的充、放电以及发动机的起动和关闭进行控制,利用上海市行驶工况数据进行了仿真,表明了该控制策略的有效性。     

串联式复合电源再生制动系统恒流控制

再生制动技术可以有效回收车辆制动能量，是提高电动汽车续驶里程的重要途径，超级电容具有高功率密度、高效率的特点，利用蓄电池-超级电容组成的复合电源作为电动汽车的储能装置可以改善电池工作状态，提高电池寿命及可靠性，并提高能量回收率。目前使用复合电源（蓄电池-超级电容）进行再生制动的电动汽车多采用并联形式，针对此类状况，基于无源串联复合电源结构设计其再生制动系统，其主要由电机、超级电容组、整流桥和控制器组成。在控制策略上，采用电压反馈恒定电流制动方式，基于脉冲宽度调制（PWM）控制，在制动过程中根据电动汽车车速与超级电容端电压实时调节PWM的占空比以实现目标制动电流恒定。在MATLAB/Simulink平台上建立再生制动系统仿真模型，验证所提控制策略的有效性，并利用某电动汽车对所设计系统进行滑行、制动等试验。研究结果表明：相比有源并联式复合电源，该系统不需要DC/DC转换器，结构及控制简单，该系统能够较好地实现制动能量回收，所采用的控制策略能够有效地实现恒电流制动，电制动减速度稳定，同时具有较高的能量回收率。     

基于场景的燃料电池商用车能量管理策略研究

能量管理策略开发作为燃料电池动力系统整车开发应用的核心技术之一，可使燃料电池汽车在获得更好的动力性和经济性的同时能有效延长燃料电池系统的寿命。文章在综合分析各类能量管理策略特点的基础上，结合商用车“场景定义汽车”的特点，研究提出基于商用车应用场景的燃料电池动力系统匹配方案和能量管理策略开发方案，并通过MATLAB仿真模型优化、Lab Car台架迭代测试和真实运营场景实车数据分析验证，形成了基于场景的燃料电池商用车能量管理策略全过程的闭环开发流程。     

基于动态规划与神经网络的增程式电动汽车能量管理策略研究

设计了一种具有实时控制能力的增程式电动汽车混合型能量管理策略。首先建立了面向能量管理策略优化的增程式电动汽车整车模型。根据能量管理策略特点,将优化目标设置为增程器系统燃油消耗及动力电池当前SOC值与目标值之间差值的总和。再采用动态规划算法求解增程式电动汽车在给定行驶工况下的能量管理优化问题,从而获得了增程器开启时刻与输出功率优化结果。但由于动态规划算法需要已知详细的工况信息,很难应用于实车实时控制,而且从动态规划优化结果中不易提取控制规则,因此利用BP神经网络算法对优化结果进行离线训练,建立了增程器输出功率与车辆行驶状态参数间的非线性映射关系,得到了具有实时控制能力的神经网络控制模型。在采用BP神经网络训练时,根据车辆各个状态参数在CAN总线中的传输精度,对神经网络输入层、输出层参数的精度进行了修正。仿真结果表明:神经网络模型能够获得类似动态规划的最优控制效果,能够控制动力电池SOC在目标值的3%误差带以内。采用NEDC工况对混合型能量管理策略进行了硬件在环仿真试验,试验结果表明:与实车采用的电能消耗-电能维持型控制策略相比,所提出的混合型能量管理策略使汽车的燃油经济性提高了9.5%。