插電式混合動(dòng)力汽車(chē)充電與電能管理集成優(yōu)化的框架

開(kāi)發(fā)了一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃框架，用于同時(shí)優(yōu)化插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的充電與能量管理。這兩個(gè)最優(yōu)控制問(wèn)題與插電式混合動(dòng)力汽車(chē)在電網(wǎng)（充電）與道路（能量管理）上的行為有關(guān)。提出的框架同時(shí)解決了上述兩個(gè)問(wèn)題，避免了分開(kāi)控制帶來(lái)的問(wèn)題。同時(shí)該框架給出了超過(guò)24h的一段周期內(nèi)，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的狀態(tài)與控制輸入的最佳軌跡。

首先，介紹了插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)變量與輸入以及相關(guān)的約束條件。系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的建?；陟o態(tài)MAP圖。在MAP圖上，每個(gè)部件的效率都是該部件轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。該插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)模型中有3個(gè)狀態(tài)變量：車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電池荷電狀態(tài)，用來(lái)控制駕駛員功率需求、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油率及發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩需求。其次，開(kāi)發(fā)了不同的模型，用于優(yōu)化插電式混合動(dòng)力汽車(chē)用電網(wǎng)充電的方式。該模型有兩層含義：一是能夠捕捉電池充電的動(dòng)態(tài)過(guò)程；二是能夠量化插電式混合動(dòng)力汽車(chē)充電對(duì)應(yīng)的CO2排放。

詳細(xì)介紹了最優(yōu)控制框架。提到的兩個(gè)最優(yōu)控制問(wèn)題具有相同的控制目標(biāo)：降低燃油消耗和減少CO2排放。但2個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、約束以及時(shí)間都不同。為了解決這些分歧并更有效地使用貝爾曼公式，采用了一個(gè)完整的優(yōu)化框架，分為7個(gè)步驟。①利用價(jià)值函數(shù)對(duì)每個(gè)離散的電池荷電狀態(tài)進(jìn)行初始化；②將貝爾曼公式應(yīng)用于每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)，直到第2個(gè)行駛里程結(jié)束；③在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)將價(jià)值函數(shù)由1維修改為2維；④將貝爾曼函數(shù)應(yīng)用于每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)，直到第2個(gè)行駛里程開(kāi)始；⑤在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)將價(jià)值函數(shù)由2維修改為1維；⑥按照第2步～第5步驟進(jìn)行，直到第1個(gè)行駛里程開(kāi)始；⑦按照第2步進(jìn)行，直到得到最初時(shí)間步長(zhǎng)每個(gè)離散電池荷電狀態(tài)的價(jià)值函數(shù)。

對(duì)提出的優(yōu)化控制進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明同時(shí)解決兩個(gè)最優(yōu)控制問(wèn)題能夠說(shuō)明一個(gè)非常有價(jià)值的觀點(diǎn)，即日常駕駛、電網(wǎng)充電及優(yōu)化目標(biāo)之間是相互影響的。

RakeshPatiletal.2012 AmericanControlConference,FairmontQueen Elizabeth,Montreal,Canada, June27-29,2012.

編譯：白鴿