基于粒子群算法的插电式混合动力客车实时策略

插电式混合动力客车(Plug-in hybrid electric bus,PHEB)因其低能耗、低排放等特性,成为公交客车领域的研究热点。然而在应对复杂瞬变的城市公交工况时,如何设计实时高效的能量管理策略、实现PHEB全工况能耗最优仍然是当前亟待解决的难题。针对该问题,提出一种基于粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化的等效燃油消耗最小策略(Equivalent consumption minimization strategy,ECMS),建立基于等效因子优化的ECMS能量管理策略;考虑到汽车低速发动机频繁起动问题,引入发动机起动车速限制,并利用PSO离线优化特定工况下的等效因子和发动机起动车速,从而获得可在线应用的插电式混合动力客车实时控制策略。基于Matlab/Simulink软件,搭建整车仿真模型,并对所提出的方法进行仿真和硬件在环试验验证。结果表明,所研究策略可实现不同初始SOC条件下的PHEB能量管理策略的近似全局优化,与规则式能量管理策略相比,燃油经济性提升了8.5%。     

基于最优功率分配因子的插电式混合动力汽车实时能量管理策略研究

插电式混合动力汽车兼顾传统混合动力汽车和纯电动汽车的优点,即具有较长的续驶里程又具有较好的燃油经济性,插电式混合动力汽车的实时能量管理策略是发挥节能潜力的关键技术。为解决具有手动行驶模式选择功能的P2构型插电式混合动力汽车的能量管理实时优化问题,定义发动机和电机功率分配因子,在任何SOC下从电量消耗模式切换到电量维持模式时,提出通过功率分配因子动态调整发动机最优工作曲线获得最佳的燃油经济性的实时能量管理策略。建立功率分配因子全局优化模型,利用自适应模拟退火算法离线优化功率分配因子,研究功率分配因子和SOC对整车燃油经济性的影响规律,得到在不同SOC的最优功率分配因子控制线。从而建立基于最优功率分配因子控制线的插电式混合动力汽车实时控制能量管理策略。在多个循环工况下对比仿真分析不同SOC下的燃油经济性,结果表明基于最优功率分配因子的能量管理策略使得燃油经济性改善幅度最大可达16.99%。     

基于规则修正的同轴并联混合动力客车瞬时优化能量分配策略

同轴并联混合动力客车因其动力总成构型较传统构型改动小、能量传递效率高且易于实现多模式运行而在公交客车领域得到广泛的应用。应对复杂瞬变的公交工况,如何设计高效的能量分配策略实现混合动力客车的高效节能已成为近期的研究热点。针对同轴并联构型混合动力客车建立逆向仿真模型,在分别对规则式能量分配策略和瞬时优化分配策略分析的基础上,考虑发动机切入/退出动力系统时机对于整车燃油经济性的影响,提出一种基于规则修正的瞬时优化能量分配算法。将发动机切入/退出判定引入到瞬时优化算法中,并对该策略进行仿真与道路试验验证。实车验证结果表明所提出的策略能够提升节油率约5%,是一种具有实际应用前景的并联混合动力客车能量管理方法。     

插电式混合动力汽车能量管理策略研究综述

插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicles,PHEV)作为传统混合动力汽车向电动汽车的过渡车型,因电功率提升使得混合动力汽车具有深度混合特性,可高效可靠地应对汽车全工况功效需求,因而在新能源汽车领域得到广泛应用。其中,能量管理策略作为插电式混合动力汽车的核心控制逻辑,性能优劣将直接决定整车的经济性、动力性、驾驶性等的好坏,对此出现了大量相关研究文献。基于此,对近年来插电式混合动力汽车的能量管理策略的研究进展以及发展趋势进行综合分析,并从各策略的优化效果以及实时应用潜力等角度进行评价对比,最后对插电式混合动力汽车能量管理策略未来的发展趋势进行了展望。     

基于进化-增强学习方法的插电式混合动力公交车能量管理策略

插电式混合动力客车越来越多出现在城市公交领域。为了更好地提升车辆的燃油经济性,整车能量管理策略成为一大研究热点。提出一种基于进化-增强学习方法的插电式混合动力公交车能量优化管理策略。首先,给出简化的车辆模型并基于增强学习系统给出能耗的优化目标函数;其次,针对此优化目标函数给出了初始的控制策略种群,并用进化算法求出最优的能量控制策略和最优能耗值;最后,通过仿真分析验证了算法的有效性。提出的新方法相对传统的电量消耗-维持(Charge depleting charge sustaining,CDCS)策略减少了大约12%的花费。     

基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略

为提高混合动力汽车燃油经济性及控制策略随路况的实时适应能力,以一款双行星排式的新型功率分流混合动力汽车为研究对象,选定五种典型工况,制定识别精度较高的模糊控制器进行工况识别,并优化各工况等效因子,建立了一种基于工况识别的自适应等效燃油消耗最低能量管理策略(A-ECMS).仿真结果表明,相比于基于规则的实车控制策略及等效...     

一种混联式HEV瞬时优化监控策略的研究

以一种新型混联式混合动力电动汽车为具体对象，研究以瞬时等效燃油经济性为优化目标的能量管理监控策略。通过基于混合动力电动汽车整车及动力总成相关数学模型所建立的MATLAB／Simulink仿真优化平台，搜寻出了全部转速一转矩需求条件下动力总成各元件的理想能量分配及相应挡位，以MAP图的形式存储于车载监控器中。监控器根据混合动力电动汽车荷电保持的设计要求，按瞬时工况调用这些MAP图，以简单查表计算方式对理想值实时地作适当修正和调整。监控策略的有效性、实时性通过若干典型行驶工况仿真及实车应用得以证实，展现出良好的实用价值。     

混合动力汽车扭矩分配策略研究

混合动力汽车的燃油经济性是其优越于传统汽车的最重要特征,因而如何进一步降低油耗是混合动力汽车需要重点解决的问题。基于H平台插电式混合动力汽车的P2构型,分析扭矩分配中的关键影响因素即发动机比油耗及电机效率,引入等效比油耗和等效发电系数,提出一种基于系统效率最优的扭矩分配策略。该控制策略能够合理地将需求扭矩分配至发动机和电机,让发动机和电机的系统效率最优、等效油耗最低,从而降低混合动力汽车的油耗,提高燃油经济性。     

等效因子离散全局优化的等效燃油瞬时消耗最小策略能量管理策略*

以一款混联插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)的燃油经济性为研究目标,为改善以等效因子为核心的等效燃油瞬时消耗最小策略(Equivalent fuel consumption minimization strategy, ECMS)的控制效果,考虑电池荷电状态(State of charge, SOC)、等效因子与燃油消耗的关系,构建等效因子全局优化模型;利用遗传算法离线优化一定工况下的等效因子S,得到不同电消耗续航行驶里程与电池SOC初始值的最佳等效因子MAP图,建立基于等效因子优化的ECMS能量管理策略,并考虑动力电池、电动机等部件的效率,获得最佳等效因子下的发动机、ISG电机、驱动电机的功率分配,并进 行仿真与硬件在环试验,其中仿真结果表明,与未优化的等效因子相比,燃油经济性提高20.81%,硬件在环试验结果与 仿真结果基本一致,表明所制定能量管理策略的有效性和可行性,进而为解决不同的行驶里程PHEV功率分配策略提供理论基础。     

基于驾驶意图识别的多模耦合驱动系统能量管理

匹配多模耦合驱动系统可以使插电式混合动力汽车具备高效的集中式与分布式耦合驱动功能,但基于该系统所开展的整车经济性研究尚且不足。为降低整车能耗,开展基于驾驶意图识别的系统能量优化管理。利用模糊推理控制器识别不同工况驾驶员的驾驶意图,根据该驱动系统动力耦合方式、发动机工作特性和电机效率进行驱动模式分类;建立燃油经济性目标函数,采用瞬时优化方法分配发动机和主副电机转矩输出,以此为基础提出基于驾驶意图识别的能量管理策略;搭建模糊推理模型和整车模型,将新欧洲驾驶循环工况和实际车速采集结果作为测试工况,进行整车经济性的仿真分析。结果表明,所搭建模糊推理模型能准确识别驾驶员意图,采用所制定能量管理策略进行系统工作模式优选和转矩分配,使整车的燃油经济性得到了明显提高。针对多模耦合驱动系统开的这一能量优化研究,为系统高效利用奠定了理论基础。     

City-Bus-Route Demand-based Efficient Coupling Driving Control for Parallel Plug-in Hybrid Electric Bus

Recently,plug?in hybrid electric bus has been one of the energy?e cient solutions for urban transportation. However,the current vehicle e ciency is far from optimum,because the unpredicted external driving conditions are di cult to be obtained in advance. How to further explore its fuel?saving potential under the complicated city bus driving cycles through an e cient control strategy is still a hot research issue in both academic and engineering area. To realize an e cient coupling driving operation of the hybrid powertrain,a novel coupling driving control strategy for plug?in hybrid electric bus is presented. Combined with the typical feature of a city?bus?route,the fuzzy logic inference is employed to quantify the driving intention,and then to determine the coupling driving mode and the gear?shifting strategy. Considering the response deviation problem in the execution layer,an adaptive robust controller for electric machine is designed to respond to the transient torque demand,and instantaneously compensate the response delay and the engine torque fluctuation. The simulations and hard?in?loop tests with the actual data of two typical driving conditions from the real?world city?bus?route are carried out,and the results demonstrate that the pro?posed method could guarantee the hybrid powertrain to track the actual torque demand with 10.4% fuel economy improvement. The optimal fuel economy can be obtained through the optimal combination of working modes. The fuel economy of plug?in hybrid electric bus can be significantly improved by the proposed control scheme without loss of drivability.     

基于动态规划算法的混合动力汽车改进型ECMS能量管理控制研究

为改善混合动力汽车的燃油经济性,以耦合器侧的输入扭矩为研究对象,以最优化扭矩分配为目标,应用动态规划求出已知工况下并联型混合动力汽车全局最优的动力源工作状态,以此作为输入求得等效因子,并提出一种改进型瞬时等效燃油消耗最低策略(ECMS)。将电池充放电过程等效为虚拟的发动机运转过程,利用虚拟等效燃油消耗,建立改进型ECMS能量管理整车仿真模型,并与功率跟随策略和传统ECMS进行仿真分析比较。结果表明：对于改进型ECMS,相较于功率跟随策略,SOC降低了3.36%,燃油经济性提高了10.95% ;相较于传统ECMS,SOC提高了1.48%,燃油经济性提高了3.20%。     

混联式混合动力客车能量管理实时优化算法研究

为提高新型混联式混合动力客车的燃油经济性,制定了一种功率均衡能量管理控制策略。建立动力系统模型并针对其结构特点设计了模式切换规则。通过确定各个功率需求下的电池荷电状态与发动机燃油消耗的关系,将电池功率转化为相应的油耗,以每一时刻的综合燃油消耗量最小为目标,对电池与发动机功率进行实时优化均衡控制。仿真结果表明：电池荷电状态控制在预定的区域内保持平衡,发动机运行工作点在高效区域内,且整车燃油经济性与原型客车和采用规则控制策略相比分别提高了34.18%和13.61%。     

Power-balancing instantaneous optimization energy management for a novel series-parallel hybrid electric bus

Energy management(EM) is a core technique of hybrid electric bus(HEB) in order to advance fuel economy performance optimization and is unique for the corresponding configuration. There are existing algorithms of control strategy seldom take battery power management into account with international combustion engine power management. In this paper, a type of power-balancing instantaneous optimization(PBIO) energy management control strategy is proposed for a novel series-parallel hybrid electric bus. According to the characteristic of the novel series-parallel architecture, the switching boundary condition between series and parallel mode as well as the control rules of the power-balancing strategy are developed. The equivalent fuel model of battery is implemented and combined with the fuel of engine to constitute the objective function which is to minimize the fuel consumption at each sampled time and to coordinate the power distribution in real-time between the engine and battery. To validate the proposed strategy effective and reasonable, a forward model is built based on Matlab/Simulink for the simulation and the dSPACE autobox is applied to act as a controller for hardware in-the-loop integrated with bench test. Both the results of simulation and hardware-in-the-loop demonstrate that the proposed strategy not only enable to sustain the battery SOC within its operational range and keep the engine operation point locating the peak efficiency region, but also the fuel economy of series-parallel hybrid electric bus(SPHEB) dramatically advanced up to 30.73% via comparing with the prototype bus and a similar improvement for PBIO strategy relative to rule-based strategy, the reduction of fuel consumption is up to 12.38%. The proposed research ensures the algorithm of PBIO is real-time applicability, improves the efficiency of SPHEB system, as well as suite to complicated configuration perfectly.     

基于城市循环工况的混合动力客车经济性仿真及试验研究

混合动力客车的传动结构、动力系统参数匹配、能量管理和换挡策略是影响混合动力客车经济性的重要因素.同时,具有不同特点的城市循环工况等也会直接影响整车经济性能的评价.本文开发了上海城市道路循环工况,以申沃SWB6116HEV型客车为平台,利用Cruise软件建立混合动力客车整个模型,针对上海市和曼哈顿道路循环工况进行模拟仿真分析,并通过城市循环工况的道路实车实验进行了对比和验证.仿真和试验结果表明,混合动力客车的经济性得到有效的改善.     

负载跟随阈值变化下的汽车能量管理策略

针对并联混合动力汽车的能量管理问题，提出了一种新的启发式控制策略，即负载跟随阈值改变策略(LTS)。LTS控制策略基于阈值变化机制和负载跟随方法，可以与电池荷电状态(SOC)保持成比例的微小偏差，能够有效确保电池持续稳定运行。与目前应用阈值变化机制的规则控制策略不同，本文设计LTS控制策略的阈值通过电池荷电状态(SOC)和发动机转速来综合调整动力输出方式，其能量管理的精细化程度更高。为了验证策略的有效性，将该策略应用于混合动力汽车进行仿真测试，并与传统的等效燃油消耗率最小化策略(ECMS)和电动辅助控制策略(EACS)进行性能对比。结果表明：在燃油经济性方面，LTS控制策略优于EACS控制策略3.1%～10.4%,LTS控制策略优于ECMS控制策略2.5%～5.7%。在电池荷电状态(SOC)方面，LTS控制策略可以使得C_SO值大于60%,电池具有较好的运行状态。     

基于无级变速器的并联式混合动力汽车能量管理策略

针对一种采用金属带式无级变速器(CVT)的并联式混合动力汽车(PHEV),以发动机稳态效率图和电池的充放电内阻曲线为依据,提出基于逻辑门限方法的PHEV能量管理策略,实现混合动力系统不同工作模式间的动态切换。并通过确定不同工作模式中混合动力系统的最佳工作曲线,合理控制发动机和电动机的转矩分配以及CVT的速比。基于ADVISOR仿真平台的仿真研究表明,所提出的能量管理策略能够在满足车辆动力性能指标的前提下有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,并能将电池组电池荷电状态(SOC)维持在合理的范围内。     

基于驾驶意图的插电式混合动力公交车控制策略*

为了充分挖掘插电式混合动力公交车(Plug-in hybrid electric bus, PHEB)的节油潜力、增强车辆对不同类型驾驶员的自适应性,在基于规则类的控制策略基础上,增加驾驶员意图识别模型。对驾驶风格及加速意图进行模糊识别,通过驾驶员在环的半实物仿真验证了识别模型,以驾驶风格和加速意图识别结果为输入,建立转矩修正系数k的模糊控制器,反模糊化输出k值,对需求转矩进行修正。用system test工具将模糊控制器生成对应的模糊查询表。仿真及试验结果表明：有驾驶员意图识别控制策略较无驾驶员意图识别控制策略更加适应PHEB的运营、用电机制且燃油经济性进一步提高了1.8%。