内燃混合动力能量管理.ppt

车用混合动力系统能量管理 2005 能量管理与动态协调 整车控制器的功能框图 能量管理目标 燃料消耗率最小 排放最低 尽量不损失动力性能 保证电池组寿命 电机特性与控制 电池特性与控制 电池特性与控制模型 公交工况下传统车与串联式混合动力车发动机的工作效率对比 文献综述－能量管理策略 基于规则的能量分配策略 负载跟随式 主动力源工作在优化区域，负载跟随 蓄电池提供辅助瞬时功率 蓄电池SOC控制在一定的优化范围 开关式控制 基于蓄电池SOC的滞环控制 APU工作在最高效率点附近 基于模糊逻辑的能量分配策略 文献综述－能量管理策略 瞬时优化能量分配策略 基于系统功率损失的目标函数 基于系统等价燃料消耗的目标函数 全局优化能量分配策略 根据既定的驾驶循环对目标函数进行优化，优化得到的控制输出是时间的函数，不能直接应用于实时控制中 典型优化方法：动态规划 串联式混合动力系统能量管理策略 基于稳态规则的能量管理 开关式控制 发动机功率跟随 试验结果 APU试验台架 内燃机串联式混合动力能量管理 能量管理策略框架 整车道路试验结果 城市道路工况下应用串联式结构动力传动系统可节油10％－15％ 电制动能量回收可实现节油10％－12％ 工况中，制动时间占工况总运行时间20％ 总制动能量占牵引总能量的53％，经回收可用于牵引的能量可达牵引总能量14％ 怠速停机可实现节油5％－8％ 工况中，发动机怠速时间占总运行时间49.4％ 采用串联式混合动力系统，可实现发动机怠速停机，提高燃油经济性5％～8％，并减少发动机排放 辅助系统电动化可实现节油10％－15％ 串联式混合动力车与传统车的对比（相同公交工况下仿真结果） 实现怠速停机和发动机工作点匹配可大大减少发动机排放 基于MAP图的并联混合动力能量管理 在简单的基于直觉的控制策略中，我们难于包含多个目标，总是通过经验，由试验到纠错，再来驱动。这种简单的控制策略通常不是最优的，因为它是基于部件而非基于系统。 与基于规则的控制策略相反，动态优化方法依赖于动态模型来计算最优控制策略。对于给定的驾驶循环，优化控制策略最小化燃料消耗，或者综合考虑燃料消耗和排放。 动态规划在全局优化中的应用 不同能量管理策略比较 传统控制方法和基于SDP方法 问题 1.模型的不精确性导致优化误差。 2.对工况循环的依赖性导致对工况变化的不适应。 3.全局优化能量分配的结果是时间的函数，不能直接应用于实时控制中。 结论 基于能量管理系统在混合动力系统中的重要性，可以通过下列途径提高管理效率 1）车辆在瞬态过程中的能量管理优化 2）新型控制理论对稳态能量管理的改进 谢 谢! 混合动力系统能量管理 石英乔 2005210447 问题的提出 混合动力包括至少两种能量源 如何控制多个能量源协作满足车辆的驱动要求－－能量管理 能量管理的目标 基本要求－驱动车辆 优化目标 燃料经济性最大 排放最小 系统损失最小 良好的驾驶性能 对象的细化 串联式混合动力 并联式混合动力 串并联式混合动力 内燃机的混合动力 燃料电池的混合动力 并联式混合动力能量管理策略概况 并联式混合电动汽车有五种工作模式：纯电机、纯发动机、助力（发动机和电机）、充电（发动机给电池充电）和制动能量回收。 为提高燃料经济性或减少排放，功率管理控制器必须决定使用哪种模式 适当的还要在满足驾驶员需求和维持蓄电池SOC值的条件下决定两个功率源之间的最优分配。 并联式混合动力能量管理策略概况 第一种：启发式控制技术 控制规则/模糊逻辑/神经网络来估计和进行控制算法开发。 第二种：基于静态优化 电功率被转化成等价的静态燃油速率，来计算整体的燃料消耗。该优化办法使用一张静态效率MAP图计算出两个动力源之间合适的分配关系。由于简单的点范围的优化特性，我们有可能把这种优化方案用到同时解决燃料经济性和排放的优化问题上。 第三种：优化时考虑系统的动态特性、优化关于一定时间范围 Power Management Strategy for a Parallel Hybrid Electric Truck 基于规则的能量管理策略 Power Management Strategy for a Parallel Hybrid Electric Truck 基于规则的能量管理策略 优化目标 综合考虑燃料消耗和特定排放物 目标函数－系统损失函数 约束条件 目标函数 估算整个驾驶循环的燃料经济性和排放主要关注的是系统级别