基于预测控制的并联式混合动力汽车能量管理策略研究

摘要

在能源日益枯竭，环境污染日益严重的当下，由于混合动力汽车(HybridElectricVehicle:HEV)具有节能环保的优点，受到人们越来越多的关注。当前混合动力汽车一般是指内燃机、发电机，再加上蓄电池的汽车。混合动力汽车兼顾了传统燃油汽车和纯电动汽车的优势;但其结构组成比传统汽车以及纯电动汽车要复杂的多，这就决定了其能量管理策略的设计也要复杂的多。优良的能量管理策略是混合动力汽车节能的关键所在，因此混合动力汽车能量管理策略成为目前专家学者研究的热点问题之一。
　　 本文针对并联式混合动力汽车，设计了能量管理策略。概述了国内外混合动力汽车发展现状及趋势，分析了当前混合动力汽车的关键技术。对现有的各种能量管理策略进行分类并具体分析了各自控制原理。介绍了不同结构类型的混合动力汽车，重点分析了单轴并联型混合动力结构，给出了主要部件的相关参数，结合数值法和查表法建立了发动机、电动机以及电池和传动系统的仿真模型。
　　 基于预测控制原理设计了单轴并联型混合动力汽车的能量管理策略，并在欧洲汽车道路测试循环工况、城市道路循环工况以及郊区道路循环工况下进行了仿真实验。实验结果表明基于预测的能量管理策略与基于规则的控制策略相比，基于预测控制的能量管理策略在设定的SOC范围内能充分利用电池组中的电量，更有效地降低燃油消耗达到节能减排的效果。
　　 在基于预测控制能量管理策略的基础上，设计了一种基于相关向量机(RVM)算法的能量管理策略，此策略以基于预测控制能量管理策略的数据为训练数据建立了预测模型。相比基于预测控制的能量管理策略，基于RVM的能量管理策略计算方法更简单，能获得与预测控制能量管理策略相当的节油效果。