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基于混合動力汽車能源管理策略的控制器

典型的混合動力汽車（HEV）不像傳統(tǒng)汽車那樣用多自由度來傳遞扭矩，扭矩通過機械式發(fā)動機功率和電機或電池功率來傳遞。電動汽車的能源和排放管理通常通過控制策略來分配扭矩，要求控制策略必須最大化燃油經(jīng)濟性，控制滿足法規(guī)條件的平均排放量，維持電池的充電狀態(tài)。重點研究電動汽車如路虎神行者2電動汽車（圖1）的能源管理。電動汽車的動力系統(tǒng)功能基于柴油機和兩個電機實現(xiàn)。第1個電機與發(fā)動機的曲軸集成；第2個電機與汽車的后輪集成。電動汽車動力系統(tǒng)的能源管理策略必須滿足降低燃料消耗率和NOx排放要求，但不能降低汽車的駕駛性能。汽車發(fā)動機具有柴油微粒過濾器，但不能控制NOx的排放。所以，減少NOx排放對滿足排放法規(guī)至關重要。

介紹了基于控制策略理論的HEV能源管理控制器應用，基于駕駛員和動力系統(tǒng)能源消耗之間的非合作博弈斯坦伯格均衡反饋建立的控制器，其控制策略屬于駕駛循環(huán)，與時間無關。給出輔助策略單元的控制器應用及在HEV模型上的試驗結果，并與傳統(tǒng)控制器進行對比，比較燃料消耗和NOx排放的關系。HEV動力系統(tǒng)結構包括1臺高速柴油機、2個電機和自動能源轉換變速器。在最新的歐洲車輛行駛工況中，對該控制器的標定影響最小，相比現(xiàn)有控制器，其具有更優(yōu)的性能。博弈的控制函數(shù)權衡了能源消耗率、NOx排放、電池充電狀態(tài)偏移和標稱的汽車形式工況偏移。根據(jù)汽車的扭矩、輪速和電池狀態(tài)函數(shù)控制策略進行了電池、電機和發(fā)動機輸出控制。

圖1　路虎神行者2電動汽車

刊名：IEEE Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2014年第2期

作者：Clement Dextreit

編譯：成旺龍