系统效率最优的功率分流式混合动力汽车非线性预测控制.pdf

第 53 卷第 12 期 浙 江 大 学 学 报 (工学版) Vol.53 No.12 2019 年 12 月 Journal of Zhejiang University (Engineering Science) Dec. 2019 DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2019.12.003 系统效率最优的功率分流式混合动力汽车 非线性预测控制 1,2 1,2 2 1,2 1,2 3 施德华 ，蔡英凤 ，汪少华 ，陈龙 ，朱镇 ，高立新 (1. 江苏大学 汽车工程研究院，江苏 镇江 212013 ；2. 江苏大学 汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013 ； 3. 奇瑞新能源汽车技术有限公司，安徽 芜湖 241003) 摘 要：针对一种基于双行星排构型的功率分流式混合动力汽车，建立系统动态模型，准确描述其转速转矩耦合 关系，通过建立各部件的效率模型，分析不同模式下系统的工作效率. 设计控制器结构框架，以系统工作效率和 电池充放电平衡为目标，构建基于模型预测控制的优化问题，采用一步马尔科夫链模型预测驾驶员需求转矩及 车速，将有限时域内的优化问题转化为非线性规划问题，基于序列二次规划算法实现优化求解. 仿真研究表明， 基于系统效率最优的预测控制器能够维持电池的充放电平衡，在美国城市驾驶循环（UDDS ）下，当电池初始电池 荷电状态（SOC ）分别为0.50、0.55 和0.60 时，相较于以发动机燃油消耗最优为目标，车辆等效燃油经济性分别提 高了7.17%、5.73% 和10.11%，验证了控制器的有效性和优越性. 关键词： 混合动力系统；功率分流；系统效率最优；预测控制；非线性规划 中图分类号： U 463.2 文献标志码： A 文章编号： 1008−973X（2019 ）12−2271−09 Nonlinear predictive control of power split hybrid electric vehicle with optimal system efficiency 1,2 1,2 2 1,2 1,2 3 SHI De-hua , CAI Ying-feng , WANG Shao-hua , CHEN Long , ZHU Zhen , GAO Li-xin (1. Automotive Engineering Research Institute , Jiangsu University , Zhenjiang 212013 , China; 2. School of Automotive and Traffic Engineering, Jiangsu University , Zhenjiang 212013 , China; 3. Chery New Energy Co. Ltd, Wuhu 241003 , China) Abstract: A dynamical model of the power split powertrain was established to accurately describe the torque and speed coupling relations within the system, aiming at a novel power split hybrid electric vehicle (HEV) with dual planetary gear sets.