增程式电动客车能量管理系统研究

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1、中北大学学位论文目前混合动力汽车动力系统结构主要分为三种基本结构类型串联型、并联型和混联型。串联式混合动力电动汽车，发动机与车轮没有直接的机械耦合。其发动机仅用于带动发电机发电，将机械能转化为电能，再将电能供给电动机，使其驱动汽车行驶。并联式混合动力电动汽车与串联式的区别在于其发动机是和电动/发电机是以机械能叠加来[10]驱动汽车，发动机与车轮间有直接的机械连接。混联式是串联式和并联式两者的融合，，充分发挥了两者在结构形式和控制方式上各自的优点。2)整车能量管理系统混合电动车的燃料消耗和尾气排放很大程度上依赖于车上的能量控制系统，因此如何提高车辆燃油经

2、济性和降低汽车尾气排放。如何根据工况需求，指定能量的提供和转化的控制系统的开发，合理，有效地将驾驶员的需求功率多能量源之间进行分配，从而达到能量利用效率最优，排放最低的目标，混合电动车的能量控制策略还有很大的开发空间。3)系统参数匹配兼顾生产成本和整车各种性能指标，选择合理的系统参数是整车控制策略的优化基础，整车参数匹配往往是借助于已经经过验证的仿真平台。串联式系统容易从循环工况中获得所需功率，参数匹配相对简单，并联和混联式可通过反向动力学或动态匹配等方法进行匹配和优化。1.3混合动力汽车能量管理策略发展现状现有混合动力汽车整车驱动力来源于两种或多种能

3、量源，因此如何根据工况需求在多能量源间进行能量分配是能量控制关键问题。即指开发能量提供和转化的控制系统，使其合理，有效地将驾驶员的需求功率在多能量源间进行分配，从而达到能量利用效率最优，排放最低，有效提高续驶里程。近年来，国内外学者们一直致力于混合动力汽车的能量管理策略研究，也获得了一些可观的成果。目前，主要有三大能量控制策略研究方向：基于规则的控制策略、基于优化的控制[11]策略、基于智能算法的控制策略。中北大学学位论文1.3.1基于规则的能量控制策略基于规则的控制策略的工作机理是：事先根据理论依据，工程经验直觉和数学模型[12]来设定一些车辆预定工

4、作状态值，将其工作区域划分。根据所设置的车辆工作点值来来确定车辆的工作区域，从而采取相应的控制方式。1）开关型控制策略Anderson,C.，Pettit,E.和Hochgraf,C.，Ryan,M.，Wiegman,H.等人在他们的文章[13]中提到的开关型控制策略。即事先设定好SOCmax和SOCmin,当SOC低于SOCminn时，开启发动机且一直工作在效率最高点，当SOC高于SOCmax时，发动机怠速或关闭。此控制策略在已知行驶路径的城市串联式混合动力公交上得到广泛的应用。2）功率跟随型控制策略[14]StoshiAoyagi等人在他们文章中提

5、到的功率跟随性控制策略。即电池组作为主要要的能量源，而发动机全程跟随，补给车辆的需求功率，直到电池SOC大于SOCmax且蓄电池的功率能够满足车辆需求功率时，发动机怠速或停机。1.3.2基于优化的能量控制策略优化策略是指通过最小化燃油消耗和排放的代价函数，来得到最优的能量分配控制序列。如是固定路况，则可利用历史数据和已知路况信息进行能量控制的全局优化；如路况未知，则可定义瞬时能量消耗和排放的代价函数，来实现实时的能量优化控制。1）等效燃油消耗的实时控制策略在文章[15]中提到实时的能量控制策略，即在某一瞬时工况，将电机消耗的电量折折算成发动机和制动能量

6、回收提供相等的能量所消耗的燃油与排放，再加上发动机实际的燃油消耗和排放组成的增程燃油消耗和排放的模型，计算此模型的最小值的点作为当前发动机的工作点。2）动态规划策略[16]Brahma,A.,Guezennec,Y.,Rizzoni,G等人在他们的文章中提到用动态规划算法来来解决能量分配问题。即依据Bellman原理，以汽车在已知工况下的油耗最小为最终目标，建立相应的能量流模型，将车辆运行工况按顺序划分为若干相继的片段（一般为1s），中北大学学位论文然后从系统整体出发，求各片段发动机功率最优输出序列，即所有片段所构成的策略最终能使目标函数达到极值。3）

7、随机动态规划策略（SDP）[17]C.Lin,H.Peng,和J.W.Grizzle等人在他们的文章中提到随机动态规划策略。该该策略是将实际驾驶过程中，驾驶员根据道路拥挤，驾驶意愿，驾驶风格所产生的一系列不可预测的油门踏板和刹车踏板信号用随机模型来描述，即将驾驶员的功率需求视为一个Markov过程，它的转移概率可以从标准的循环工况或从实车运行采集到的路况数据中得到。最终得到的控制策略的形式是一个将当前状态映射为最优动作表格，这个表格可以拟合成一个函数嵌入到系统中。1.3.3基于智能算法的能量控制策略文章[18]中，首先初始化particles他们代表着

8、对电机和发动机的操作命令，这一系系列操作命令经过可行性测试评估后传递给动力系统模型。随后计算目