基于最优控制的并联混合动力汽车能量管理规则校准



基于最优控制的并联混合动力汽车能量管理规则校准

混合动力汽车的燃油消耗主要取决于能源管理策略。对于由电力驱动系统和一个具有附加自由度的动力总成组成的并联混合动力系统，需要考虑何时使用推进系统及如何分配它们之间的驱动转矩需求。已知2个系统在其工作范围内的效率明显不同，车辆的整体效率本质上由工作中的内燃机和电动机的操作点来决定。能源管理的任务是协调2个系统的扭矩分配，最大限度地减少能源消耗。目前能源管理策略的研究方法很多，但基本上有2种：探试法和最优化法。前者是根据规则和标准进行预先定义，后者根据正式优化计算出最佳的扭矩分配。

在最优控制原则的基础上，对并联混合动力车能量管理规则进行了校准。研究了用于电力驱动以及2个推进系统之间扭矩分配的最优限值的一般关系，然后应用这些关系导出表征取决于输入参数的最优行为分析图，将这些分析作为能源管理的输入参数。这不仅能够对控制器规则进行校准，而且能对每一种驾驶情况进行最优控制。由于已知短时间内打开或关闭内燃机（ICE）不省油，因此可以进一步得出这种方法如何通过附加规则来调整电力驱动的既定限值。在实际驾驶环境中，这种方法明显优于其他能源管理方法。通过一系列实际驾驶循环模拟提出能源管理的性能。

鉴于发动机起动成本不能直接在规则内考虑，因此导致混合动力和电动模式之间的选取不再是瞬时的，可以采用设置附加规则的方法来进一步防止不利的内燃机起停。几个实际驾驶情景模拟表明，该能源管理策略下的短期内燃机起停次数显著减少，驾驶行为非常接近动态规划中的最佳行为。

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

编译：牛妍妍