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并聯(lián)混合動力汽車布置和控制策略的優(yōu)化

介紹了裝備內(nèi)燃機的并聯(lián)混合動力汽車動力布置和控制策略的優(yōu)化方法。從以下幾個方面進行了分析：①動力混合程度對不同工況下能源消耗的影響；②基于動力總成成本和10年期間總油耗的最小化進行動力總成布置的優(yōu)化策略開發(fā)；③汽車電氣化、控制策略和變速器擋位的選擇對減少能源消耗的影響；④綜合考慮能源消耗和NOx排放的優(yōu)化目標方程定義。所有這些分析均通過一個專門開發(fā)的快速基準優(yōu)化器（也稱全局優(yōu)化器），基于動態(tài)編程技術(shù)可以極大地縮短計算時間。同時，開發(fā)了一個基于靜態(tài)優(yōu)化方法的實時優(yōu)化器，用于發(fā)動機控制單元，以實現(xiàn)控制策略的在線優(yōu)化。

設(shè)計了兩款配備發(fā)動機的混合動力汽車，其各自具有不同的最大輸出功率，并與一款傳統(tǒng)動力汽車進行了對比分析。考慮了幾種不同的行駛工況，即歐洲標準行駛工況、城市行駛工況、郊區(qū)行駛工況。設(shè)計了一個優(yōu)化布置工具，用于車輛動力總成布置的優(yōu)化，依據(jù)10年期間動力總成總油耗最小化的原則，確定電動機和電池的最優(yōu)尺寸，以及主減速比的大小。優(yōu)化器用于確定工作模式和齒輪比之間的關(guān)系。為了評估控制變量對目標函數(shù)的影響效果，在Matlab軟件中建立了混合動力汽車動力總成的動力學(xué)仿真模型。

研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過優(yōu)化后的混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車相比，油耗減少10%。通過對發(fā)動機和電動機工作狀態(tài)的分析發(fā)現(xiàn)，為了滿足汽車性能的要求，所需的電動機尺寸明顯偏大，因此可以采用兩個不同的電動機：一個用于滿足汽車性能需求；一個用于實現(xiàn)混合動力汽車的控制策略。

Roberto Finesso et al. SAE 2014-01-1798.

編譯：黃潭