PHEV電池配置和能量管理的協(xié)同優(yōu)化

季桓收

摘 要：在已知工況下，文章針對(duì)一款插電式混合動(dòng)力汽車進(jìn)行單體電池?cái)?shù)量與功率分配的協(xié)同優(yōu)化，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性。采用凸優(yōu)化算法作為優(yōu)化方法，總成本中加入電池衰減成本，以進(jìn)行電池配置和能量管理的共同優(yōu)化。文章基于MATLAB進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，文章所采用的優(yōu)化算法可以有效的降低能耗。

關(guān)鍵詞：電池配置;能量管理;凸優(yōu)化;插電式混合動(dòng)力汽車

中圖分類號(hào)：TM911 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-09-02

Abstract： In order to improve the fuel economy， this paper optimizes the number of sin-gle battery and the power distribution of a plug-in hybrid vehicle. The convex optimizatio-n algorithm is used as the optimization method， and the battery attenuation cost is added to the total cost to optimize the battery configuration and energy management. The simul-ation results based on MATLAB show that the optimization algorithm can effectively redu-ce the energy consumption.

Keywords： Battery configuration; Energy management; Convex optimization; Plug in hybrid vehicle

CLC NO.： TM911 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）16-09-02

前言

各大車企都已經(jīng)對(duì)增程式電動(dòng)汽車這種較為理想的電動(dòng)汽車過渡車型進(jìn)行研究和開發(fā)。對(duì)于增程式電動(dòng)汽車而言，能量管理策略對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有很大的影響，因此對(duì)能量管理策略進(jìn)行優(yōu)化，降低系統(tǒng)能耗及成本，對(duì)增程式電動(dòng)汽車技術(shù)的進(jìn)步和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程具有重要的意義。

能量管理策略與動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)對(duì)車輛性能的影響是相互耦合的。因此，本文在已知工況下，將電池衰減成本加入總成本中，以凸優(yōu)化算法這種優(yōu)化方法進(jìn)行能量管理和電池?cái)?shù)量的協(xié)同優(yōu)化，以此提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。

1 整車參數(shù)

本文所研究的串聯(lián)型PHEV整車結(jié)構(gòu)如圖1所示。ISG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合成EGU單元。整車質(zhì)量為16000Kg，主減速比為13.9，車身長為13米。動(dòng)力電池為磷酸鐵鋰電池，單體電池質(zhì)量為4.5Kg，單體電池電壓為3.2V，電池容量為120Ah。

3 仿真分析

本文選定西安典型城市工況進(jìn)行仿真分析。設(shè)定電池SOC初值為0.9，SOC末值為0.35，電池容量為120Ah。

仿真結(jié)果得到最優(yōu)的單體電池?cái)?shù)量為190個(gè)，此時(shí)得到的總能耗最低，為75.19元，其中電耗為36.25元，氣耗為11.2元，電池?fù)p耗成本為27.74元。對(duì)應(yīng)的SOC變化曲線、電池功率變化曲線和EGU功率變化曲線如圖2、圖3和圖4所示。

4 結(jié)論

以西安典型城市工況作為循環(huán)工況進(jìn)行仿真。在考慮電池?fù)p耗的情況下，選擇凸優(yōu)化算法進(jìn)行能量管理和電池?cái)?shù)量的協(xié)同優(yōu)化。結(jié)果證明，以凸優(yōu)化算法作為優(yōu)化方法，可以選擇出最優(yōu)的電池?cái)?shù)量以及最優(yōu)的動(dòng)力源功率的匹配。同時(shí)使得SOC末值達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的值，這表明該方法充分利用了電能，提高了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。

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