插电式混合动力汽车能量管理策略发展综述

插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)的电池容量大,能够接入外部电网充电;兼具燃油动力和电动驱动系统的优点,被认为是传统燃油汽车向纯电动汽车过渡的最佳方案。能量管理系统是实现整车需求能量在发动机和电动机之间分配的关键,插电式混合动力汽车的经济性、动力性与所采用的能量管理策略密切相关。对插电式混合动力汽车能量管理策略的研究发展进行了综述,对比了各种基于规则和基于优化的能量管理策略的优缺点,分析了驾驶数据与交通信息对能量管理策略的影响及存在的问题,最后,提出了插电式混合动力汽车能量管理策略的发展方向,为今后插电式混合动力汽车的研究提供参考。     

混合动力汽车电池寿命预测及能量控制管理策略

针对混合动力汽车电池寿命预测及能量管理,分析了锂离子电池工作原理及影响寿命的因素,综述了不同锂离子电池剩余寿命预测方法的研究状况,并讨论了各种方法的优缺点;依据混合动力汽车工作模式简要说明能量控制策略工作机理,分别论述了基于规则、基于优化及基于人工智能等能量控制管理策略的发展现状,讨论了考虑电池寿命的控制策略对整车经济性能的影响。分析发现,融合多种方法的电池寿命预测方法更具优越性,且考虑电池寿命的能量控制管理策略对混合动力汽车燃油经济性的提高效果更佳。总结了混合动力汽车电池寿命预测及能量控制管理策略存在的问题并对未来的发展方向进行展望。     

基于非线性规划遗传算法的混合动力拖拉机控制策略

针对串联式混合动力拖拉机的特点,建立了整车动力学模型,设计了恒温器式控制策略、恒温器式+制动能量回收控制策略.为进一步提高串联式混合动力拖拉机的整车燃油经济性,采用非线性规划遗传算法(NLPGA)优化恒温器式控制策略关键参数.通过AVL-Cruise与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明：3种策略均可有效地维持电池荷电状态在指定范围内.在犁耕工况下,基于NLPGA优化的能量管理策略的燃油消耗率比恒温器式降低了29.25%,比恒温器+制动能量回收式降低了9.35%;累计燃油消耗量分别比两者降低了31.50%和1.74%;电池荷电状态SOC比两者分别提高8%和6%.     

基于道路坡度信息的插电式混合动力汽车能量管理策略

考虑道路坡度对整车驱动需求的影响,针对插电式混合动力汽车,提出基于道路坡度信息的插电式混合动力汽车能量管理策略,进行车载导航系统在整车能量管理策略中应用的初步探究。根据车载导航系统提供的道路信息,建立坡道行驶电量消耗预估模型,分别对行程中电量消耗阶段和电量维持阶段动力电池的荷电指数进行规划,提出行车预充电时刻规划准则,使车辆在坡道行驶前动力电池的荷电指数达到预定值,保证车辆在坡道行驶时不会因动力电池亏电造成动力不足或过放电有损动力电池的使用寿命,并在上坡行驶结束后动力电池的荷电指数下降到临界值,有利于充分吸收制动回收的电能。利用MATLAB/Simulink仿真平台,对提出的能量管理策略进行仿真验证。本文所提出的基于坡道预测的能量管理策略能够避免动力电池的过放电,确保车辆上坡行驶过程电量充足。     

基于动态规划算法和路况的增程式电动车能耗分析

针对一种新型的车用增程式混合动力系统,研究了不同的行驶路况对基于动态规划能量管理策略电动汽车的能耗影响。根据输入的不同路况信息,以电池荷电状态、电池放电能力、车辆需求功率为状态量,以增程器发电功率为控制量,建立能量损失数学模型。以城市循环工况(UDC)、新欧洲循环工况(NEDC)、世界轻型车测试循环工况(WLTC)为路况输入,分别得出了基于传统规则能量管理策略与基于动态规划能量管理策略的油耗。仿真结果表明,不同的行驶路况对车辆的能耗影响程度不同,应用动态规划策略的车辆相比于传统方法节油10.42%～24%。     

并联混合动力汽车的能量管理策略

经过系统研究并联混合动力汽车的控制策略,对并联混合动力汽车提出一种基于模糊逻辑和PID控制的混合能量管理策略,通过模糊逻辑控制器对引擎和电机的期望转矩进行分配,借助PID电量持续策略实现整个循环工况电池荷电状态SOC平衡.为了验证能量管理策略的有效性,对该策略进行仿真分析.仿真结果表明,该策略对提高混合动力汽车的动力性和燃油经济性、改善排放有明显的作用.     

遗传算法优化的PHEV模糊能量管理策略研究

选取某款插电式并联式混合动力汽车(PHEV)进行转毂实验,通过转毂实验分析整车的动力性、经济性及整车控制策略,利用GT-suite软件搭建整车一维动力性模型并制定能量管理控制策略,对比分析仿真结果和实验结果:发动机功率实验数据和仿真数据变化趋势一致,电池SOC变化趋势一致,并且最大误差小于20％,验证了仿真模型的准确性.在一维模型基础上利用GT-suite软件和Simulink软件联合仿真,利用基于模糊规则能量管理策略优化混合动力模式下发动机和电机功率分配,然后以整车经济性最佳为优化目标,利用遗传算法优化模糊控制器.结果表明:相对于特定规则的能量管理策略,基于模糊规则策略下整车经济性提高了8.98％,基于遗传算法优化的模糊控制策略整车经济性提高了15.69％.     

计及能耗经济性和电池寿命的PHEV能量管理策略优化

针对一款混联式双电机插电混合动力汽车,建立了整车动力学模型和电池寿命衰减模型,同时为反映电池温度对电池寿命的影响,建立了电池温度模型;考虑能量管理控制对能耗经济性和电池寿命衰减的影响,制定了一种多模式逻辑规则能量管理策略,并分析了控制参数变化对能耗经济性和电池寿命的影响。建立包含等效油耗和电池寿命衰减的多目标优化模型,基于多目标改进遗传算法对能量管理策略控制参数进行优化,优化结果表明：基于本文插电式混合动力汽车能量管理策略的优化方法得到的控制参数Pareto最优解集兼顾了插电式混合动力汽车的能耗经济性和电池寿命,可以得到多组不同的控制参数优化解,为能量管理策略的设计应用提供了多种可供选择的方案。     

混合动力客车控制策略仿真与分析

混合动力城市公交车运行过程中平均速度偏低,导致过度使用动力电池,由于无法使用混合动力,使得整个行驶工况中不能保持良好的燃油经济性。本文提出了基于车速和电池荷电状态(SOC)规划的控制策略,在MATLAB/Simulink软件中搭建所设计的控制策略模型,并将控制策略导入CRUISE软件中,与所搭建的整车动力系统模型进行联合仿真。研究结果表明:基于车速和SOC规划的混合动力客车控制策略与基于规则的控制策略相比,整车燃油经济性提高了2.7%,且SOC的平衡性可控制在5%以内。     

混合动力汽车电池管理系统SOC的评价

为建立混合动力汽车电池管理系统的需要，探索镍氢电池荷电状态(SOC)的实时测量和估计方法，分析当前一般SOC定义在变电流放电情况下出现不适应的原因，和现有各种荷电状态估计方法存在的问题。为此，根据能量守恒原理，提出了一种新SOC的概念，使之能很好地适应混合动力汽车用电池在变电流状态下的实时荷电状态估计，并且基于新的SOC定义，建立电池荷电状态计算模型，进行仿真分析，简化计算，明确物理意义，提高了SOC的判断精度，减少混合动力汽车的复杂性，减少整车的成本，为混合动力汽车系统优化匹配提供了依据。     

基于智能优化规则的并联混合动力汽车能量管理策略

针对并联型混合动力汽车,为了提高燃油经济性,在满足驾驶性能和车辆动力要求的前提下,提出了一种基于智能优化规则的能量管理策略。首先,考虑发动机最优工作区和电池的荷电状态,根据一定的工程经验,选取合适的发动机最优工作区转矩和电池荷电状态的阈值,设计了基于规则的能量管理控制策略。然后,考虑到规则控制中一些阈值参数不确定的问题,应用了一种智能优化算法——粒子群算法优化规则控制策略的阈值参数。最后,将所设计的控制策略在多种国际标准工况下进行仿真对比,结果表明,较纯发动机运行而言,普通规则控制策略可以平均节省14.9%的燃油,而基于智能优化规则的控制策略可以平均节省22%的燃油。     

混合动力汽车自适应等效油耗最低能量管理策略

为提高插电式混合动力汽车燃油经济性，采用基于动态规划（DP）的控制策略仿真分析了不同典型工况、不同行驶里程下SOC（电池荷电状态）的最优轨迹。在等效油耗最低能量管理策略（ECMS）的基础上，采用比例积分（PI）控制算法实时更新电能-燃油等效因子，以保证SOC实际轨迹能够大致跟随理论参考轨迹，进而提出了一种可实时控制的自适应等效油耗最低能量管理策略（AECMS）。为验证所提控制策略的控制性能有效性，采用不同典型工况及不同行驶里程对ECMS、DP、AECMS的控制性能进行了仿真对比。结果表明，AECMS控制效果接近于DP控制策略且可实时控制，电量消耗（CD）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗3.50%~8.71%，电量保持（CS）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗1.11%~2.46%。     

并联混合动力汽车模糊多目标控制策略

针对并联混合动力汽车(PHEV),提出一种模糊多目标整车控制策略.通过应用电动机等效燃油消耗的概念,将整车燃油消耗与尾气排放同时作为优化目标.应用模糊逻辑和最小加权偏差法,并根据当前工况对优化目标的偏好情况,求得瞬时最优工作点.基于ADVISOR仿真平台的研究表明,模糊多目标控制策略(FMCS)相对基于规则的控制策略(RBCS)能够在不损失车辆动力性能的前提下有效降低燃油消耗和尾气排放,同时将电池荷电状态(SOC)维持在合理范围内.     

基于实车试验大数据分析的插电式混合动力汽车能量管理策略解析

以某先进的串并联混合动力系统为研究对象,提出一种插电式混合动力汽车能量管理策略的逆向解析方法。基于功率流和能量分析,设计试验解析流程,通过实车试验,分别完成对整车动力性、经济性测试及其性能影响分析,在此基础上制定插电式混合动力汽车的能量管理策略。最后基于MATLAB/Simiulink平台及其Simscape模型库,开发了基于实车试验大数据的串并联插电式混合动力汽车仿真平台,通过仿真与实车试验的对比分析,验证了解析策略的正确性。     

基于动态规划的E-REV能量管理策略研究

增程式电动汽车动力来源于增程器与动力电池,车辆运行过程中如何在两者之间分配需求功率,使得整车在行驶过程中燃油经济性最好,是增程式电动汽车能量管理策略核心的问题.提出一种基于动态规划的增程式电动汽车能量管理策略,运用动态规划对整个工况增程器与动力电池输出功率分配比例进行优化.欧洲标准行驶工况(NEDC)组合行驶工况的仿真结果表明:相比实车采用的恒温器式控制策略,基于动态规划的能量管理策略整车燃油经济性提高12.6%.     

基于传动效率最优的功率分流式混合动力汽车控制

针对一种采用双行星排结构的功率分流式混合动力汽车,采用杠杆法对动力耦合机构进行动力学行为分析,得到电动机转速、转矩和功率与发动机的比值关系.在此基础上,求取整车传动系统的传动效率和电功率比,同时对功率分流和功率循环现象进行分析,进一步制定了机械点(MP)控制策略,通过优选合适的切换阈值K,避免功率循环,并保证了整车传动高效率.基于AVL/Cruise平台搭建了整车动力学仿真模型,同时在MATLAB/Simulink中搭建整车能量管理策略,并进行联合仿真分析.结果表明:相比于最优工作曲线(OOL)控制策略,基于传动效率最优的机械点控制策略可以保证整车传动系统的高效率,电池荷电状态(state of charge,SOC)处于较好的范围,其等效100 km油耗下降了8. 5%,有效提高了燃油经济性.     

HEV再生制动过程中CVT速比控制策略

考虑混合动力汽车制动安全性和燃油经济性,提出了一种基于电池SOC值和制动强度的再生制动力控制策略.提出了通过调节CVT的速比及控制电机工作在高效区来提高电机发电效率的再生制动控制方法.进行了整车再生制动系统建模和典型城市驱动循环工况下的仿真,结果表明,提出的CVT速比控制策略能使以CVT为变速器的混合动力汽车比以MT为变速器的混合动力汽车在ECE EUDC驱动循环工况下的再生制动能量回收率提高2.86%.     

插电式并联混合动力汽车模型预测控制

将动态规划应用于模型预测控制构架中,建立了基于空间域的插电式并联混合动力汽车燃油经济性预测控制数学模型。基于动态规划的插电式混合动力汽车全局优化控制的仿真表明,蓄电池荷电状态(SOC)基本上都是从行驶起点时的最大值逐渐减少到终点时的最小允许值,提出理论SOC参考斜率作为模型预测控制SOC的参考斜率,并以未来行驶工况中出现的特殊工况为依据对理论SOC参考轨迹进行修正。结果表明采用此方法能使模型预测控制策略的控制效果接近全局优化控制策略的计算结果,汽车油耗显著降低。     

插电式混合动力车型控制策略优化

控制策略对整车燃油经济性起着重要作用,以某辆插电式混合动力汽车(PHEV)为研究对象,对原有的二阶段(CD-CS)控制策略进行了研究。针对该策略存在的问题,进行了控制策略优化设计,并制定了四阶段控制策略。通过仿真软件GT-drive建立整车动力模型并进行仿真分析,结果表明:在行驶里程已知的情况下,四阶段控制策略能够使得荷电状态(SOC)长时间保持在高效区,相比CD-CS控制策略更加节油,每100 km油耗减少了8.2%。实车验证结果表明:优化后的四阶段控制策略同样适用于实车运行。     

插电式混合动力汽车传动系参数设计与控制策略研究

以某款CVT插电式混合动力汽车为研究对象,根据整车设计技术要求进行了动力传动系参数匹配设计。基于MATLAB/SIMULINK建立插电式混合汽车动力部件、控制策略及整车仿真模型。仿真结果表明,整车的动力传动系统参数设计能满足设计要求,控制策略设计合理,同时验证了建立的整车模型的准确性。