PHEV电池配置和能量管理的协同优化

季桓收

摘 要：在已知工况下，文章针对一款插电式混合动力汽车进行单体电池数量与功率分配的协同优化，以提高燃油经济性。采用凸优化算法作为优化方法，总成本中加入电池衰减成本，以进行电池配置和能量管理的共同优化。文章基于MATLAB进行仿真，结果表明，文章所采用的优化算法可以有效的降低能耗。

关键词：电池配置;能量管理;凸优化;插电式混合动力汽车

中图分类号：TM911  文献标识码：B  文章編号：1671-7988（2020）16-09-02

Abstract： In order to improve the fuel economy， this paper optimizes the number of sin-gle battery and the power distribution of a plug-in hybrid vehicle. The convex optimizatio-n algorithm is used as the optimization method， and the battery attenuation cost is added to the total cost to optimize the battery configuration and energy management. The simul-ation results based on MATLAB show that the optimization algorithm can effectively redu-ce the energy consumption.

Keywords： Battery configuration; Energy management; Convex optimization; Plug in hybrid vehicle

CLC NO.： TM911  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）16-09-02

前言

各大车企都已经对增程式电动汽车这种较为理想的电动汽车过渡车型进行研究和开发。对于增程式电动汽车而言，能量管理策略对汽车的燃油经济性有很大的影响，因此对能量管理策略进行优化，降低系统能耗及成本，对增程式电动汽车技术的进步和推动产业进程具有重要的意义。

能量管理策略与动力系统参数对车辆性能的影响是相互耦合的。因此，本文在已知工况下，将电池衰减成本加入总成本中，以凸优化算法这种优化方法进行能量管理和电池数量的协同优化，以此提高汽车的燃油经济性。

1 整车参数

本文所研究的串联型PHEV整车结构如图1所示。ISG电机与发动机耦合成EGU单元。整车质量为16000Kg，主减速比为13.9，车身长为13米。动力电池为磷酸铁锂电池，单体电池质量为4.5Kg，单体电池电压为3.2V，电池容量为120Ah。

3 仿真分析

本文选定西安典型城市工况进行仿真分析。设定电池SOC初值为0.9，SOC末值为0.35，电池容量为120Ah。

仿真结果得到最优的单体电池数量为190个，此时得到的总能耗最低，为75.19元，其中电耗为36.25元，气耗为11.2元，电池损耗成本为27.74元。对应的SOC变化曲线、电池功率变化曲线和EGU功率变化曲线如图2、图3和图4所示。

4 结论

以西安典型城市工况作为循环工况进行仿真。在考虑电池损耗的情况下，选择凸优化算法进行能量管理和电池数量的协同优化。结果证明，以凸优化算法作为优化方法，可以选择出最优的电池数量以及最优的动力源功率的匹配。同时使得SOC末值达到了预先设定的值，这表明该方法充分利用了电能，提高了汽车的燃油经济性。

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