插电式混合动力汽车动力控制系统的设计和评价



插电式混合动力汽车动力控制系统的设计和评价

应用非线性模型预测控制和滑模控制设计混合动力汽车的电源管理系统，该系统是基于模型预测控制概念（并联式策略和混合式策略）设计的。模型预测控制是将合适的低阶控制器（包括丰田普锐斯插电式混合动力汽车PHEV低级别控制器、电机标准比例积分控制器、控制发动机转矩滑模控制器）应用于动力系统组件中。滑模控制器使发动机根据模型预测控制器设定力矩输出相应的力矩，同时最大限度地提高催化转换器中HC的转换效率。电源管理方案的设计采用并联式和混合式策略进行研究。将所提出的电源管理方案应用到MapleSim环境下开发的丰田普锐斯PHEV高保真模型中，以评估其性能。为了使高保真模型更接近真实系统，使用阿贡国家实验室自主软件公司的数据库估测其模型参数。该仿真模型的识别部分基于锂离子电池组模型和各传动部件模型，使其对电源管理方案的评估更加符合实际；将降低油耗、减少排放作为控制系统的主要目标；基于锂离子电池组模型和各传动部件模型评估系统的控制性能；通过控制发动机的空燃比，改善整车的燃油经济性以及减少排放。在车辆行驶过程中不考虑对排放的控制时，原始电源管理系统的燃料消耗为2.61L/ 100km；混合模式策略下的燃料消耗为1.66L/100km；而并联式策略下的燃料消耗率为1.83L/ 100km。当考虑控制排放时，混合模式策略下的燃料消耗为1.89L/100km，而并联式策略下的燃料消耗率为2.05L/100km。试验结果表明，新设计的电源管理系统能够显著降低车辆的燃料消耗。

刊名：Journal of Automobile Engineering（英）

刊期：2015年第229期

作者：Amir Taghavipour

编译：赵唤