电动汽车加速过程优化控制的研究.pdfVIP

第十七届中国电动车辆学术年会 CEVS一17 电动汽车加速过程优化控制研究 于丽敏，熊会元，宗志坚，张庆 (中山大学工学院东莞中山大学研究院) 摘要：提高整车的能量利用效率是在车载能源的能量有限性的背景下提高纯电动汽车续驶里 程的重要方法。加速状态是车辆运行过程中的重要5-％。本文提出了电动汽车的加速过程优 化控制策略以提高整车能源利用效率。首先基于电机效率map图和动力电池组的效率特性等 建立了电动汽车动力学模型；然后对电动汽车加速过程的优化问题进行分析，采用全局最优 化的动态规划方法获得能量消耗最少的加速控制路径。仿真结果表明从0加速到100km／h， 最优加速路径单位里程消耗的能量可降低26．9％。 关键字：电动汽车；加速控制；能量优化；动态规划 的综合结果，包括动力电池组效率、电动机 1引言 ／发电机效率、传动系统效率等。电池组的 数量不断增加的燃油汽车严重威胁着 效率与电池充放电状态及剩余电荷量相关， 能源和环境的可持续发展。新能源汽车的发 电动机／发电机的效率与电机工作点相关。 展可解决这些问题，而具有高效率、零排放、 各部件效率模型的建立是系统效率优化的 噪音低等特点的纯电动汽车被认为是解决 基础。 能源和环境问题的最终方案。由于车载能源 2．1底盘模型 有限，提高整车能源利用率，进而提高续驶 驾驶员的转矩指令经过传动系统作用 里程是纯电动汽车的重要研究内容。 到驱动轮上克服道路阻力从而驱动车辆行 电动汽车的能量使用效率很大程度上 驶。驾驶员的转矩指令是电机转矩和制动力 取决于整车控制策略。已提出来的电动汽车 矩的和，即： 能量管理策略可分为两类。1。：基于规则的和 基于优化的。基于规则的策略简单，在实车 瓦，=乙4-瓦。妇 中得到了广泛应用埋。。基于优化的策略相对 在本文中研究的是加速工况，所以 复杂，效率提高效果好‘31。纯电动汽车的能 量优化管理研究集中在电池管理M。、制动能 毛Ⅲ户0。 量回收”o和电机高效控制油1等方面。从整车 汽车底盘模型采用一维纵向动力学模 能源动力系统角度优化能量使用的研究则 型，将整车等效为一质点，电机输出的机械 较少。 在车辆行驶过程中，纯电动汽车的整车 转矩乙作用到质量为m，当前行驶车速为 控制策略需要确定电机的参考转矩指令以 控制整车的能量流动满足车辆的动力需求、 “，加速度为掣，道路坡度为口，克服道 df 降低能量损失同时保证车辆的安全性。加速 路摩擦阻力、坡道阻力、空气阻力和惯性阻 状态是整车运行的重要工况。本文提出了一 力的运行方程为： 种基于动态规划算法的最优加速控制策略。 动态规划方法常用于离线仿真以找到全局 挚=小驴OSlz+mgsin口+CdApu+占m塑dt 最优的策略。 式中，f，刁，，，分别代表传动比、传动效 2整车模型的建立 纯电动汽车的整车效率是各部件效率 率和车轮半径；g，f，6为重力加速度、 作者简介：于丽敏．中山大学工学院 32 第十七届中国电动车辆学术年会 CEVS．17 滚动阻力系数和旋转质量换算系数；q， s％=socH—j老出 A，p是空气阻力系数、迎风面积和空气 其中既是电池组最大容量。 密度。 2．2锂离子动力电池组模型