基于MPC的功率分流混合動力電動汽車能量管理策略

功率分流混合動力電動汽車綜合了串聯(lián)和并聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，其通過使用行星齒輪解耦或耦合由電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的功率。由于該型混合動力車有諸多工作模式，使得設(shè)計接近最優(yōu)的能量管理策略相當(dāng)重要，同時更具有挑戰(zhàn)性。

為了改善功率分流電動汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，首先將能量管理問題建模為帶有約束的非線性最優(yōu)控制問題；然后使用兩個不同的目標(biāo)函數(shù)和模型預(yù)測控制策略得到每個采樣時間的內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)最優(yōu)功率分配和系統(tǒng)操作點。在第一個方法中，為解決混合動力汽車最優(yōu)控制問題定義了二次目標(biāo)函數(shù)，同時應(yīng)用線性時變模型預(yù)測控制方法在線優(yōu)化計算結(jié)果。為了改善燃油經(jīng)濟(jì)性，通過將燃油消耗劃分為階段消耗和近似值函數(shù)得到第二種優(yōu)化方法。短時域控制有助于在非線性模型預(yù)測控制架構(gòu)中在線解決該燃油消耗最優(yōu)問題。

基于閉環(huán)高可靠性功率分流混合動力電動汽車模型在多種標(biāo)準(zhǔn)工況下使用不同的控制器進(jìn)行了仿真試驗。結(jié)果顯示，相對于商用驅(qū)動系統(tǒng)分析工具箱軟件中提供的控制器和基于線性時變模型的預(yù)測控制策略，提出的非線性模型預(yù)測控制策略在改善燃油經(jīng)濟(jì)性方面效果顯著。

Hoseinali Borhan.2011 IEEE 1063-6536.

編譯：劉超