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混合動(dòng)力汽車面向友好的能源管理策略

提出了一種通用的方法，把混合動(dòng)力汽車（HEV）和插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）的約束（污染物排放、電池健康、駕駛性能）并入在線能源管理策略（EMS）。根據(jù)Pontryagin極大值原理合并到EMS每個(gè)約束的集成顯示了燃料消耗和所引入約束之間的權(quán)衡。當(dāng)狀態(tài)動(dòng)力學(xué)（催化劑溫度、電池溫度等）發(fā)揮作用時(shí)，優(yōu)化問題變得更加復(fù)雜。仿真結(jié)果突出了該通用策略的貢獻(xiàn)，包括與標(biāo)準(zhǔn)方法相比較的約束。研究結(jié)果表明，可以找到一種考慮更多約束（駕駛性能、污染、老化、環(huán)境等）的能量管理策略。然而，將這些約束加入會(huì)增加燃料消耗（平衡曲線的存在）。因此，開發(fā)一種工具有助于快速找到一個(gè)可接受的解決方案。

在家用乘用車中，混合動(dòng)力汽車是減少溫室氣體排放可行的解決方案之一，其夠使用不同的原動(dòng)力來滿足功率需求，并能夠監(jiān)測和控制以選擇最佳能量流動(dòng)分配，從而減少溫室氣體的排放?；旌想妱?dòng)汽車的轉(zhuǎn)矩比（電轉(zhuǎn)矩與熱力轉(zhuǎn)矩之比）能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)工況中燃料消耗的最小化，并由此使CO2排放量達(dá)到最小?；旌蟿?dòng)力汽車的能量優(yōu)化研究在于如何實(shí)現(xiàn)燃油消耗量最小化：

通常公式（1）可寫成如下形式：

式中，L(u(t)t),為瞬時(shí)燃油消耗函數(shù)。

使得公式（2）的值最小解是一種電動(dòng)模式，該模式下電池直接提供所需能量，這使得電池不可能一直處于充電狀態(tài)x。因此，此函數(shù)必須包含一個(gè)最終約束：

式中，Φ(x(tf))為一個(gè)補(bǔ)償函數(shù)，其用來保持電池的充電狀態(tài)x(tf) =x(t0)。

此外，由于電池的充電狀態(tài)x直接受已選控制因素影響，所以有必要用動(dòng)態(tài)方程表示：

對(duì)能量管理策略增加約束是可行的，例如污染物排放、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)或變速器狀態(tài)。本文第一部分回顧了基于Pontryagin極大值原理的經(jīng)典能量管理策略。第二部分說明了如何將約束條件簡單地融合到能量管理策略中。

刊名：Energies（英）

刊期：2014年第7期

作者：Guillaume Colin et al

編譯：王欣欣