【《混合动力汽车控制策略分析现状文献综述》3900字】

混合动力汽车控制策略研究现状文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u133691.1基于规则的控制策略 2285261.2基于全局最优控制策略 371081.3基于瞬时优化控制策略 427088参考文献 5在确定车辆的动力系统类型、部件选择、参数匹配和优化后，采用适当的控制策略是改善汽车性能的关键。如上所述，控制策略是混合动力汽车发展的关键技术，直接影响混合动力系统不同部分之间的能量流动和整车性能。整车控制策略时混合动力汽车的基本控制算法，一般在混合动力汽车的顶层控制单元实施，其控制目标有提供最佳动力性能，满足驾驶员需求，降低油耗和排放，优化传动系效率等。就电量维持型混合动力汽车而言，还需要在操作之前和操作之后保持电池SOC基本保持不变。但是，上述控制目标，如最佳动力性能和减少燃料消耗，往往不同同时满足。因此，良好的控制策略必须能够在不同的控制目标之间达成妥协，从而实现令人满意的总体性能。国外对混合动力汽车控制策略的研究最常见的是把车速作为参数，该控制策略以车速作为发动机是否开启的阈值，当车速低于该阈值时，发动机不开启，由电动机单独工作。当车速大于该阈值时，发动机提供全部驱动力矩，电动机跟随转动。当整车负荷较大时，发动机和电动机同时工作。但是使用该控制车辆燃油经济性没有达到最优，且没有考虑排放。还有一种控制策略是以混合度作为控制参数，如美国克莱斯勒生产的“DodgeIntrepid”、日本本田的“Insight”。主要控制思想是让发动机在一般情况下单独驱动车辆，电动机则在如整车负荷较高、汽车加速和电池充电的特殊情况时才运行。行驶过程中发动机一直处于高效率区间，因此燃油经济性较好。控制战略受到国内外研究人员的广泛重视，目前是混合动力汽车领域研究和记录最多的内容之一。国内外根据各种需求研发和制定了许多混合动力汽车控制策略，目前，并联混合动力汽车控制策略主要有四种，分别是：①基于规则的控制策略；②基于全局最优控制策略；③基于瞬时优化控制策略；④基于智能算法的控制策略，如图1.7。图1.7混合动力汽车控制策略分类1.1基于规则的控制策略基于规则的控制策略主要基于工程经验，根据混合动力汽车各部件的特性图确定不同能量源的工作模式，主要包括基于逻辑门限值的控制策略和基于模糊逻辑的控制策略。基于模糊逻辑的控制策略虽然具有某些智能的特点，但进行模糊推理需要事先制定好逻辑规则，因此，基于逻辑门限值的控制策略和随后开发的基于模糊逻辑的控制策略都是基于规则的控制策略。基于逻辑门限值控制策略的工作原理是固定门限值，即根据不同的行驶工况确定每个动力部件的工作状态，并使动态零件的运行参数控制在特定区域，以实现各种控制目标。赵子亮等人基于逻辑门限值进行了控制策略研究。该方法将电动机作为发动机的辅助部件，根据车辆行驶工况对发动机的输出动力进行补充或者消耗。具体控制思想如下:当汽车速度低于一定限度或电动机须起动时，发动机不起动，由电动机单独驱动；当发动机机工作在某一转速时，如果所需扭矩小于发动机的最小扭矩，则发动机停止工作，电机提供所需扭矩；发动机以一定转速运行时，如果汽车所需扭矩大于发动机能提供的最大扭矩，发动机和电动机共同驱动，电动机起辅助作用，提供额外扭矩；当电池SOC过低时，发动机除提供驱动车辆所需扭矩外，还向电动机提供额外的扭矩，电动机作为发电机给蓄电池充电；在再生制动过程中，电动机用作发电机，将回收的能量储存在电池中。该控制策略特点是简单易行，但门限值是一个事先设定的固定值，适应工作状态和参数变化的能力较弱，实际道路状况对车辆燃料经济性影响大。为了进一步改进这一策略，Y.J.Huang等人提出了一项控制策略，把逻辑门限值和瞬时优化结合，目的是在达到可接受的车辆性能和控制要求的同时，实现最佳能效并维持在一定范围内，在一定程度上取得了不错的效果[13]。基于模糊逻辑控制策略是将专家的经验作为规则存储在模糊控制器中，控制器会模糊化输入参数（如需求转矩、电池SOC、车速等）。并根据既定的控制规则进行控制，从而对动力系统进行全面控制，提高车辆整体性能。美国奥克兰大学NielsJ.Schouten等人提出了基于模糊逻辑控制的功率分配控制器，该控制器优化了双轴并联混合动力汽车主要部件之间的能量流动。香港中文大学G.Q.Xu等人制定了基于模糊逻辑的再生制动控制策略，以提高能量回收水平。为保证车辆制动安全，前后驱动力分布比例应与理想的驱动力分布曲线相匹配，以避免车辆制动过程中的车轮抱死和滑移现象。韩国成均馆大学金正民等针对固定模式混合动力汽车提出了一种模式控制策略，既考虑到了车辆扭矩需求，又降低了燃料消耗。JavierSolanoMartinez等人设计了一个模糊逻辑控制器，用于管理装有电池、燃料电池系统和超级电容器的混合动力车辆的能量，该控制策略考虑到燃料电池系统、车辆速度和超级电容荷电状态。通过上述分析，基于模糊逻辑的控制策略有助于确定无法准确表达的规则，但配置模糊逻辑主要基于人工经验，无法取得最优效果。1.2基于全局最优控制策略对于全局最优控制策略，它是通过最优控制理论和最优化方法制定的。目前有三种主要的控制战略，分别是动态规划理论的控制策略、基于古典变分法的控制策略和基于庞特利亚金极小值原理的控制策略。许多国内外学者研究了的控制策略。B.Geng等人基于庞特利亚金极小值原理，用最小等效燃油消耗达到最低驾驶成本的目标，提出了燃气轮机驱动的混合动力汽车的控制策略。N.Kim等人根据庞特利亚金极小值原理研究了混合动力汽车的最优控制问题，美国密歇根大学和通用研究中心基于庞特利亚金极小值原理，根据状态约束分别在边界处和边界内两种情况，对汉密尔顿函数进行了分段求解。基于动态规划理论的能量管理策略主要包括Berman动态规划和多目标数学规划。基于多目标数学规划的能量管理策略的基本思想是解决给定区域中多个目标函数的最优解问题，它基于线性规划，旨在解决多目标决策问题。S.K.Shahi等人提出了一种优化插电式混合动力汽车混合度的设计方法，以解决在混合动力汽车有多个设计目标（如排放性能，燃油经济性）的情况下，缺少确定电池组大小、发动机和电动机最优组合的有效方法的问题。S.Ebbesen等人在混合动力汽车中采用了一个简单实用的锂离子电池容量衰减模型，把它纳入到由动态规划解决的最佳能源管理控制问题之中，能够研究燃油经济性与电池寿命之间的平衡问题。以Berman动态规划理论为基础的控制策略是一种相对完善的方法，它通过空间状态方程，在限制条件下求出了满足性能指标的最优解。D.Sinoquet等人根据简化的模型使用Berman动态规划算法获得在规定的行驶循环内的结果，并在电池荷电状态限制下，对每一个时间步长提供了燃油消耗的最优分配，可用于确定最优动力部件。浦金欢等人研究了并联混合动力汽车的最优控制，建立了最优控制数学模型和相应的动态规划递归方程。此外，S.J.Moura等人在指定的行驶工况下，采用随机动态规划优化了插电式管理系统，取得了不错的结果。虽然全局最优最优控制策略实现了能量管理的最优化，但实施该控制策略需要非常复杂的算法，计算量很大，在现实中很难得到应用。此算法生成的电源管理策略通常被用作实现可应用于在线控制的能量管理策略的参考。1.3基于瞬时优化控制策略瞬时优化能量管理策略[6]以发动机的经济性和排放特点为基础，结合燃油经济和排放等因素，采用最优控制原理，建立相应的目标函数，同时实现该目标值最小，以实现节能减排的目标。它以最低等效燃油消耗为基础，电池消耗的电力相当于实际燃油热量消耗，每时每刻的总燃油消耗是求解最优控制参数的优化目标，以便在未知的行驶工况下实现每个时刻的最佳值。它的节能效果优于基于逻辑门限值的能源管理策略，并且不像全局优化控制策略那样需要事先了解行驶工况的约束条件。G.Paganelli等人研究了基于等效燃油消耗瞬时优化方法，得出了电量维持型混合动力汽车发动机和电机瞬时功率分配战略。试验结果表明，除了更好地节省燃料外，该方法还具有鲁棒性和维持电荷的能力。V.Sezer等人改进了最小等效燃油消耗的控制策略，该控制策略考虑到了发电机、内燃机和电池的效率，提高了串联混合动力汽车的整体优化性能。参考文献[1]范高林.试析中国新能源汽车发展的现状、问题与对策[J].时代汽车,2019(03):82-83.[2]马良君．并联混合动力电动汽车电辅助控制策略仿真分析[J]．现代制造、工艺装备，2016(02):05-08．[3]刘凯.并联式插电混合动力汽车控制策略研究[D].北京：北京交通大学，2018.[4]曾小华，宫维钧，等．ADVISOR2002电动汽车仿真与在开发应用[M]．北京：机械工业出版社，2017．[5]胡伟.混合动力汽车整车控制策略的优化与HIL硬件在环测试[D].河北：河北工程大学，2020.[6]范高林.试析中国新能源汽车发展的现状、问题与对策[J].时代汽车,2019(03):82-83.[7]解云.混合动力汽车控制策略优化研究[J].黑河学院学报，2018(01):213-214.[8]余借光.并联式混合动力汽车节能减排性能提升的控制策略研究[D].大连：大连理工大学，2016.[9]马建,刘晓东,陈轶嵩,等.中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J].中国公路学报,2018,31(08):1-19.[10]刘昕.纯电动汽车优缺点分析及基本机构介绍[J].技术与市场,2019,26(11):61-62.[11]付振元．并联混合动力汽车能量控制策略仿真研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013．[12]王伟华,王文楷,冯博等.并联式混合动力汽车驱动模式切换协调控制方法[J].交通运输工程学报,2017,17(02):90-97.[13]巴特，高印寒，王庆年等.并联混合动力客车行车充电控制规则的研究[J].汽车工程,2015,37(07):835-841+847.[14]周文太，王晨，赵治国等.混联式混合动力汽车高速工况经济性研究[J].汽车技术，2018(02):10-14.[15]王伟,王庆年,田涌君等.基于模糊控制功率分流式混合动力客车控制策略[J].吉林大学学报(工学版),2017,47(02):337-343.[16]张新,李彪.基于V型串联混合动力客车整车控制器的开发[J].农业装备与车工程,2019,57(09)