基于PMP原則的串聯(lián)式混合動(dòng)力客車能量管理策略研究

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基于PMP原則的串聯(lián)式混合動(dòng)力客車能量管理策略研究

串聯(lián)式混合動(dòng)力客車有5種工作模式，合理分配工作模式有助于改善整車的燃油經(jīng)濟(jì)性?；赑MP原理（龐特里雅金極小值原理），為串聯(lián)式混合動(dòng)力客車設(shè)計(jì)了能量管理控制策略。制定了以發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率和動(dòng)力電池SOC變化率為變量的漢密爾頓函數(shù)H：

H的狀態(tài)變量是動(dòng)力電池的SOC，控制變量是動(dòng)力電池輸出功率。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率可通過(guò)動(dòng)力電池輸出功率計(jì)算得到。車輛的需求功率公式：

Preq=Peng+Pbat。

由以上兩公式得到控制策略Map圖。H由每個(gè)車輛需求功率、SOC和漢密爾頓乘子確定。在給定狀態(tài)下，電池的最優(yōu)輸出功率也由H得到，發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)輸出功率Map圖也由此得到?？刂撇呗缘腗ap圖根據(jù)車輛需求功率和電池SOC決定發(fā)動(dòng)機(jī)的的輸出功率。

基于PMP原理的能量管理控制策略重要的是選擇合理的漢密爾頓乘子，以維持電池SOC在最優(yōu)運(yùn)行范圍。為了合理應(yīng)用此控制策略，分析了驅(qū)動(dòng)行駛工況特性與控制策略參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。行駛循環(huán)工況的侵略性定義為加速度a和速度v函數(shù)，以此來(lái)分析循環(huán)工況特性。由于客車的行駛循環(huán)工況具有可預(yù)測(cè)性，行駛循環(huán)工況的侵略性與控制策略的漢密爾頓乘子呈線性關(guān)系，因此合理的漢密爾頓乘子可通過(guò)預(yù)測(cè)工況得到。

通過(guò)與最大SOC能量管理控制策略正向仿真分析比較，基于PMP原理的能量管理控制策略的總體燃油消耗量節(jié)省8.85%。另外，基于PMP原理的能量管理控制策略的電池最大輸出功率為142.58kW，低于最大SOC能量管理控制策略的電池最大輸出功率174.65kW，避免了動(dòng)力電池的過(guò)度使用，有助于延長(zhǎng)電池使用壽命。

綜上，基于PMP原理的能量管理控制策略有助于改善插電式串聯(lián)混合動(dòng)力客車的燃油經(jīng)濟(jì)性。相比最大SOC能量管理控制策略，可改善電池運(yùn)行狀況，提高電池壽命。

Jongryeol Jeong. 2014 IEEE International Conference on Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Coimbra-Oct.27-30 2014.

編譯：謝秀磊