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基于最優(yōu)控制的并聯(lián)混合動力汽車能量管理規(guī)則校準(zhǔn)

混合動力汽車的燃油消耗主要取決于能源管理策略。對于由電力驅(qū)動系統(tǒng)和一個具有附加自由度的動力總成組成的并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，需要考慮何時使用推進(jìn)系統(tǒng)及如何分配它們之間的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩需求。已知2個系統(tǒng)在其工作范圍內(nèi)的效率明顯不同，車輛的整體效率本質(zhì)上由工作中的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的操作點(diǎn)來決定。能源管理的任務(wù)是協(xié)調(diào)2個系統(tǒng)的扭矩分配，最大限度地減少能源消耗。目前能源管理策略的研究方法很多，但基本上有2種：探試法和最優(yōu)化法。前者是根據(jù)規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)先定義，后者根據(jù)正式優(yōu)化計算出最佳的扭矩分配。

在最優(yōu)控制原則的基礎(chǔ)上，對并聯(lián)混合動力車能量管理規(guī)則進(jìn)行了校準(zhǔn)。研究了用于電力驅(qū)動以及2個推進(jìn)系統(tǒng)之間扭矩分配的最優(yōu)限值的一般關(guān)系，然后應(yīng)用這些關(guān)系導(dǎo)出表征取決于輸入?yún)?shù)的最優(yōu)行為分析圖，將這些分析作為能源管理的輸入?yún)?shù)。這不僅能夠?qū)刂破饕?guī)則進(jìn)行校準(zhǔn)，而且能對每一種駕駛情況進(jìn)行最優(yōu)控制。由于已知短時間內(nèi)打開或關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)（ICE）不省油，因此可以進(jìn)一步得出這種方法如何通過附加規(guī)則來調(diào)整電力驅(qū)動的既定限值。在實(shí)際駕駛環(huán)境中，這種方法明顯優(yōu)于其他能源管理方法。通過一系列實(shí)際駕駛循環(huán)模擬提出能源管理的性能。

鑒于發(fā)動機(jī)起動成本不能直接在規(guī)則內(nèi)考慮，因此導(dǎo)致混合動力和電動模式之間的選取不再是瞬時的，可以采用設(shè)置附加規(guī)則的方法來進(jìn)一步防止不利的內(nèi)燃機(jī)起停。幾個實(shí)際駕駛情景模擬表明，該能源管理策略下的短期內(nèi)燃機(jī)起停次數(shù)顯著減少，駕駛行為非常接近動態(tài)規(guī)劃中的最佳行為。

Daniel Goerke et al. SAE 2015-01-1220.

編譯：牛妍妍