Real-time optimization power-split strategy for hybrid electric vehicles

Energy management strategies based on optimal control theory can achieve minimum fuel consumption for hybrid electric vehicles, but the requirement for driving cycles known in prior leads to a real-time problem. A real-time optimization power-split strategy is proposed based on linear quadratic optimal control. The battery state of charge sustainability and fuel economy are ensured by designing a quadratic performance index combined with two rules. The engine power and motor power of this strategy are calculated in real-time based on current system state and command, and not related to future driving conditions. The simulation results in ADVISOR demonstrate that, under the conditions of various driving cycles, road slopes and vehicle parameters, the proposed strategy significantly improves fuel economy, which is very close to that of the optimal control based on Pontryagin’s minimum principle, and greatly reduces computation complexity.     

基于系统效率最优的新型混合动力汽车控制策略

为了充分发挥混合动力汽车节省燃油和降低排放的控制效果,研究了一种基于行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案.在对其驱动系统关键零部件性能实验与数值建模的基础上,综合考虑发动机、ISG电机和动力电池组以及传动系统效率,分析了系统相关典型工作模式下的纵向动力学方程,推导出系统效率模型,提出了基于系统效率最优的全工况整车控制策略,制定了整车的工作模式切换规则与换档控制策略.在MATLAB/Simulink环境下,建立了整车性能仿真模型,结果表明,采用该控制策略能使整车动力性与燃油经济性较传统车明显提高,最后通过台架试验对该方案进行了验证.     

丰田PRIUS混合动力汽车能量优化管理策略仿真分析

针对丰田PRIUS混合动力汽车,提出一种基于二次型最优控制理论的新能量优化管理策略,该策略结合规则构造二次型性能指标,通过限制发动机功率的大幅频繁波动,在保证车辆动力性能的同时,达到间接降低整车油耗的控制目标。对ADVISOR软件进行了二次开发,建立了车辆仿真模型,并在不同工况下验证了策略的有效性。仿真结果表明:在不同的道路工况下,该能量优化管理策略比基于规则的能量管理策略具有更好的燃油经济性。     

混合动力汽车多平台控制策略架构

为了减小混合动力汽车的开发周期和成本,提高开发效率,提出一种基于Simulink的适用于不同开发阶段、不同仿真环境、不同构型、不同车型的具有良好可读性的混合动力汽车多平台能量分配策略的通用构架。采用标准化、模块化、层次化的建模思想进行模型框架的搭建。仿真验证表明,与现有的模型框架相比,采用本文架构的控制算法具有良好的可读性、扩展性、通用性、移植性和继承性等特点。     

混合动力汽车经济型巡航的车速规划策略

选取功率分流式混合动力汽车为对象,以燃油消耗最小为目标开展巡航场景下的经济车速规划研究. 结合车辆动能管理与等效燃油最小化策略（ECMS）,提出增强型等效燃油最小化策略（R-ECMS）. 运用极小值原理推导油电等效系数,建立动能与电能间的等效关系;结合电能与燃油之间的等效关系,将车辆动能变化和电能消耗统一转化成燃油消耗. 为了兼顾电池SOC平衡以及车辆通行速度,采取非支配排序遗传算法优化R-ECMS权重系数中的参数. 仿真结果表明,与传统能量管理策略ECMS相比,R-ECMS可以降低8.06%的燃油消耗. 与采用最优算法的动态规划策略相比,R-ECMS能在实现次优的优化效果的同时大幅降低计算时间. 同时,与ECMS相比,R-ECMS在其他仿真场景下能实现6.94%的节油率,具有较好的泛化性能和应用前景.     

插电式混合动力整车能量管理控制策略

针对插电式混合动力整车能量管理的经济性及动力性要求较高的问题,提出了插电式混合动力整车能量管理控制策略.设计了整车能量管理策略总体方案,分析了车辆行驶里程对插电式混合动力汽车燃油经济性的影响,同时还设计了行驶里程自适应的辅助能量管理控制策略.结果表明:该整车能量管理策略能够根据道路和车辆信息,合理地选择当前最合适的工作模式,可以更加合理地分配从电网充入的电能,提高整车的燃油经济性.     

混合动力汽车发动机起停控制策略

应用PSAT前向仿真软件,对自主开发的双离合器并联混合动力车建立了整车仿真模型。并利用该模型对其发动机起停控制策略进行了仿真优化研究。结果表明:对于该混合动力车型,当发动机起动控制功率为10 kW/1200 r.min-1、停止控制功率为4 kW/800 r.min-1时,整车经济性能最佳,且在该起停功率下发动机、电机工作协调,动力总成工作模式切换平顺;将优化仿真结果应用到实车,验证了该控制策略的实用性。     

插电式混合动力汽车能量管理策略研究综述

为提升并联式混合动力汽车（parallel hybrid electric vehicle, PHEV) 的燃油经济性,针对等效燃油消耗最小控制策略（equivalent fuel consumption minimum strategy,ECMS）在不同工况下适应性差的问题,以优化整车等效燃油消耗量为目标,设计基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略。选取3类典型工况建立支持向量机分类模型,通过递归特征消除法对样本特征进行选择,采用鲸鱼算法对支持向量机进行参数优化,使用模拟退火算法分别对3类工况的ECMS等效因子进行离线全局最优求解,并分别存储于等效因子库中,通过训练好的支持向量机分类器对目标优化工况进行工况识别,不同类型的工况片段采用不同的等效因子进行转矩分配。仿真结果显示：相比于逻辑门限能量管理策略,基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略的电池荷电状态(state of charge, SOC)变化量减少8.67%,节油率为13.11%;相比于优化前的ECMS策略电池SOC变化量减少3.47%,节油率约为6.63%。本文提出的基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略可以有效地减少燃油消耗量,提升PHEV 的整车经济性。

     

混合动力电动汽车结构与控制策略技术分析

依据混合动力电动汽车发展现状,介绍了串联式、并联式、混联式以及新出现的电动轮式四种不同结构方式的混合动力电动汽车,并且探讨了每种结构方式下对应的几种典型控制策略。     

混合动力城市客车单一工况当量能耗评价方法

在我国现有的混合动力客车能耗评价方法——GB/T 19754-2005试验法的基础上,提出了一种新的评价方法——单一工况当量能耗评价方法。即依据客车怠速、匀速、加速、减速不同工况的不同比例分布,求出其不同的能量消耗,再进行各能量消耗叠加,则可求出其总的燃油消耗量。     

A multi-objective power flow optimization control strategy for a power split plug-in hybrid electric vehicle using game theory

Science China Technological Sciences - Power flow optimization control, which governs the energy flow among engine, battery, and motor, plays a very important role in plug-in hybrid electric...     

混合动力汽车动力总成试验台设计与开发

为开发混合动力汽车能量管理策略,基于模块化思想,设计开发单轴并联式混合动力汽车动力总成试验台。通过整车工况分析,合理选取动力部件参数,完成试验台动力总成搭建;基于整车传动系统,分析不同工作模式下的能量流,结合车辆行驶阻力公式,建立阻力模拟模块;基于整车控制器和动力单元控制器构建控制网络,控制网络通过CAN总线与各部件进行通讯。试验结果表明,实际车速能够较好地跟随目标车速,数据采集频率和误差符合设计要求,试验台能够实现整车工况模拟与瞬时工况测量。     

基于驾驶意图识别的混合动力汽车控制策略

确定了驾驶意图识别的参数,并建立了识别参数的隶属函数和模糊推理规则,通过模糊推理来识别驾驶意图。根据驾驶意图的识别结果制定了相应的整车控制策略,并进行了仿真分析。从仿真结果可以看出,模糊推理系统可以很好地识别驾驶意图,证明了基于驾驶意图识别的控制策略可以进一步提高混合动力汽车燃油经济性。     

混合动力汽车车载复合电源参数匹配及其优化

在分析超级电容的加载对混合动力汽车各动力部件参数影响的基础上,提出了复合电源合理的布局形式。针对整车对电源功率、能量的要求对复合系统进行参数匹配,以电源全寿命使用成本最少为目标进行参数优化。对所匹配的结果进行了仿真分析,结果表明,复合电源应用于混合动力汽车,在质量、体积、全寿命使用成本及制动能量回收效能等方面均优于原单一电池。     

基于ADVISOR的混合动力电动汽车控制策略仿真研究

在研究了国内外混合动力电动汽车的各种不同控制方法的基础上,提出了以发动机油耗最低、电机与电池工作状态最优为目标的混合动力电动汽车能量分配控制策略,并在ADVISOR软件平台上进行了建模、仿真研究,提出了一个最佳的能量分配控制策略。仿真结果表明果用该控制策略可以提高发动机和电动机的工作效率,并且电池的工作状态也较好。     

一体化起动发电机并联混合动力汽车发动机稳态优化控制与仿真

针对基于发动机效率最优化的传统混合动力汽车发动机稳态优化控制没有考虑动力总成系统其他部件的效率的问题,提出了以混合动力汽车整个动力总成系统能量转换效率最优化为目标的发动机稳态优化控制策略并经仿真验证,在中国乘用车城区瞬态循环下,与传统控制策略相比燃油经济性改善了3.9%。     

电动汽车复合制动系统过渡工况协调控制策略

液压制动与电机再生制动互相切换的过渡工况控制是电动汽车复合制动系统控制需要解决的关键技术问题,直接影响到驾驶员的制动感觉与车辆制动舒适性。对此提出一种协调控制策略,包括制动力分配修正和电机力补偿2个模块。制动力分配修正模块针对液压制动力介入、撤出和再生制动力低速撤出3类典型过渡工况修正分配结果;电机力补偿模块利用电机系统迅速准确的响应来补偿液压系统,改善复合系统的响应。对各类典型制动过渡工况进行仿真验证,结果表明,所设计的协调控制策略能有效减小实际总制动力波动和偏差,改善驾驶员的制动感觉和车辆制动舒适性。     

Novel flexible hybrid electric system and adaptive online-optimal energy management controller for plug-in hybrid electric vehicles

In order to achieve the improvement of the driving comfort and energy efficiency, an new e-CVT flexible full hybrid electric system (E2FHS) is proposed, which uses an integrated main drive motor and generator to take the place of the original automatic or manual transmission to realize the functions of continuously variable transmission (e-CVT). The design and prototype realization of the E2FHS system for a plug-in hybrid vehicle (PHEV) is performed. In order to analyze and optimize the parameters and the power flux between different parts of the E2FHS, simulation software is developed. Especially, in order to optimize the performance of the energy economy improvement of the E2FHS, the effect of the different energy management controllers is investigated, and an adaptive online-optimal energy management controller for the E2FHS is built and validated by the prototype PHEV.     

Comparison of the topologies for a hybrid energy-storage system of electric vehicles via a novel optimization method

The combination of batteries and ultracapacitors has become an effective solution to satisfy the requirements of high power density and high energy density for the energy-storage system of electric vehicles.Three aspects of such combination efforts were considered for evaluating the four types of hybrid energy-storage system(HESS)topologies.First,a novel optimization framework was proposed and implemented to optimize the voltage level of a battery pack and an ultracapacitor pack for the four types of HESS topologies.During the optimization process,the dynamic programming(DP)algorithm was iteratively applied to determine the optimal control actions.The simulation results with DP were used to evaluate the energy efficiency of different HESS topologies at different voltage levels.Second,the optimized voltage level of the battery and ultracapacitor in each topology indicates that a higher voltage level usually results in a better system performance.The simulation results also illustrate that the optimized rated voltage level of the battery pack is approximately 499.5 V,while for the ultracapacitor pack,the optimized voltage level is at its maximum allowed value.Note that the constraint of the battery voltage is initialized at200–600 V.Third,the control rules for different HESS topologies were obtained through the systematic analysis of the simulation results.In addition,advantages and disadvantages of the four topologies were summarized through evaluation of the efficiency and operating currents of the batteries and the ultracapacitor.     

插入式混合电动汽车充放电行为的概率分析

随着插入式混合电动汽车（PHEVs）的大量使用,其充放电过程将对电网的安全经济运行造成重要的影响.提出与电网连接的PHEVs模型,准确反映PHEVs的充放电特性;开发基于Monte Carlo仿真的插入式混合电动汽车充放电行为的概率分析方法,用以描述PHEVs充放电的随机特性.数值仿真表明PHEVs的放电负荷和汽车接入电网（V2G）的充电容量都具有正态分布特性.