基于PMP原则的串联式混合动力客车能量管理策略研究



基于PMP原则的串联式混合动力客车能量管理策略研究

串联式混合动力客车有5种工作模式，合理分配工作模式有助于改善整车的燃油经济性。基于PMP原理（庞特里雅金极小值原理），为串联式混合动力客车设计了能量管理控制策略。制定了以发动机燃油消耗率和动力电池SOC变化率为变量的汉密尔顿函数H：

H的状态变量是动力电池的SOC，控制变量是动力电池输出功率。发动机燃油消耗率可通过动力电池输出功率计算得到。车辆的需求功率公式：

Preq=Peng+Pbat。

由以上两公式得到控制策略Map图。H由每个车辆需求功率、SOC和汉密尔顿乘子确定。在给定状态下，电池的最优输出功率也由H得到，发动机最优输出功率Map图也由此得到。控制策略的Map图根据车辆需求功率和电池SOC决定发动机的的输出功率。

基于PMP原理的能量管理控制策略重要的是选择合理的汉密尔顿乘子，以维持电池SOC在最优运行范围。为了合理应用此控制策略，分析了驱动行驶工况特性与控制策略参数之间的关联。行驶循环工况的侵略性定义为加速度a和速度v函数，以此来分析循环工况特性。由于客车的行驶循环工况具有可预测性，行驶循环工况的侵略性与控制策略的汉密尔顿乘子呈线性关系，因此合理的汉密尔顿乘子可通过预测工况得到。

通过与最大SOC能量管理控制策略正向仿真分析比较，基于PMP原理的能量管理控制策略的总体燃油消耗量节省8.85%。另外，基于PMP原理的能量管理控制策略的电池最大输出功率为142.58kW，低于最大SOC能量管理控制策略的电池最大输出功率174.65kW，避免了动力电池的过度使用，有助于延长电池使用寿命。

综上，基于PMP原理的能量管理控制策略有助于改善插电式串联混合动力客车的燃油经济性。相比最大SOC能量管理控制策略，可改善电池运行状况，提高电池寿命。

Jongryeol Jeong. 2014 IEEE International Conference on Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Coimbra-Oct.27-30 2014.

编译：谢秀磊