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混合動力汽車面向友好的能源管理策略

提出了一種通用的方法，把混合動力汽車（HEV）和插電式混合動力汽車（PHEV）的約束（污染物排放、電池健康、駕駛性能）并入在線能源管理策略（EMS）。根據(jù)Pontryagin極大值原理合并到EMS每個約束的集成顯示了燃料消耗和所引入約束之間的權衡。當狀態(tài)動力學（催化劑溫度、電池溫度等）發(fā)揮作用時，優(yōu)化問題變得更加復雜。仿真結果突出了該通用策略的貢獻，包括與標準方法相比較的約束。研究結果表明，可以找到一種考慮更多約束（駕駛性能、污染、老化、環(huán)境等）的能量管理策略。然而，將這些約束加入會增加燃料消耗（平衡曲線的存在）。因此，開發(fā)一種工具有助于快速找到一個可接受的解決方案。

在家用乘用車中，混合動力汽車是減少溫室氣體排放可行的解決方案之一，其夠使用不同的原動力來滿足功率需求，并能夠監(jiān)測和控制以選擇最佳能量流動分配，從而減少溫室氣體的排放。混合電動汽車的轉矩比（電轉矩與熱力轉矩之比）能夠實現(xiàn)循環(huán)工況中燃料消耗的最小化，并由此使CO2排放量達到最小?；旌蟿恿ζ嚨哪芰績?yōu)化研究在于如何實現(xiàn)燃油消耗量最小化：

通常公式（1）可寫成如下形式：

式中，L(u(t)t),為瞬時燃油消耗函數(shù)。

使得公式（2）的值最小解是一種電動模式，該模式下電池直接提供所需能量，這使得電池不可能一直處于充電狀態(tài)x。因此，此函數(shù)必須包含一個最終約束：

式中，Φ(x(tf))為一個補償函數(shù)，其用來保持電池的充電狀態(tài)x(tf) =x(t0)。

此外，由于電池的充電狀態(tài)x直接受已選控制因素影響，所以有必要用動態(tài)方程表示：

對能量管理策略增加約束是可行的，例如污染物排放、發(fā)動機狀態(tài)或變速器狀態(tài)。本文第一部分回顧了基于Pontryagin極大值原理的經(jīng)典能量管理策略。第二部分說明了如何將約束條件簡單地融合到能量管理策略中。

刊名：Energies（英）

刊期：2014年第7期

作者：Guillaume Colin et al

編譯：王欣欣