為推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展，服務(wù)于成員單位技術(shù)研發(fā)需求，自成立以來(lái)，聯(lián)盟一直持續(xù)開(kāi)展整車(chē)及關(guān)鍵零部件前沿、共性技術(shù)研究工作，形成了大批研究成果，推動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步。2023聯(lián)盟共立項(xiàng)共性技術(shù)課題22項(xiàng)，為推動(dòng)課題交流和成果共享，聯(lián)盟將持續(xù)發(fā)布在研課題研究進(jìn)展和成果，最大化發(fā)揮課題研究?jī)r(jià)值。

智慧能量管理策略的開(kāi)發(fā)與研究

01研究目的

智慧能量管理策略的開(kāi)發(fā)與研究課題由深藍(lán)汽車(chē)科技有限公司承擔(dān)，課題通過(guò)分析能量管理策略的研究現(xiàn)狀，目前動(dòng)力系統(tǒng)能源優(yōu)化的研究層出不窮，大多數(shù)研究追求整車(chē)的某一性能，顯然不能滿足駕駛員日新月異的需求，其中部分最優(yōu)控制算法要求整個(gè)路線的功率需求需要預(yù)知，其條件要求不切實(shí)際；整車(chē)行駛的因素包含人、車(chē)、路、環(huán)境等，整車(chē)性能方面潛力的發(fā)揮很大程度上取決于能量管理策略的制定，目前量產(chǎn)的能量管理策略主要從車(chē)的角度進(jìn)行研究，都未能很好的考慮或較好地適應(yīng)行駛工況和駕駛意圖的變化，因此研究基于人、車(chē)、路的能量管理策略，對(duì)于進(jìn)一步平衡整車(chē)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、NVH等性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

02研究進(jìn)展與階段性成果

（一）等效油耗最低的能量管理策略

建立ECMS仿真模型，如圖1所示，對(duì)比研究增程混合動(dòng)力系統(tǒng)基于規(guī)則和ECMS的能量管理的油耗差異。

圖1 ECMS的仿真模型

基于不同的懲罰系數(shù)及起動(dòng)限制條件，對(duì)比研究了油耗的差異，如表1所示。

表1 不同懲罰系數(shù)的等效油耗

仿真結(jié)果如表2所示，通過(guò)分析得到的結(jié)論如下：

1）油耗結(jié)論：ECMS策略相對(duì)當(dāng)前1級(jí)發(fā)電，WLTC工況可降低油耗約4%；

2）其他結(jié)論：

a、ECMS策略工作點(diǎn)特點(diǎn)：?jiǎn)⑼４螖?shù)多，啟動(dòng)時(shí)間短、發(fā)電功率大、驅(qū)動(dòng)發(fā)電回收不發(fā)電。

b、在電量可維持時(shí)，ECMS發(fā)電功率較大時(shí)接近與2.5級(jí)發(fā)電。若SOC較低或電量無(wú)法維持則發(fā)電功率較大（含怠速）。

c、增程器設(shè)計(jì)時(shí)可考慮優(yōu)化啟動(dòng)油耗、啟動(dòng)停機(jī)耐久性、20kw以下油耗。

3) 問(wèn)題/局限性：

a、窄SOC區(qū)間內(nèi)的控制電量，需提高電池SOC分辨率才能提高發(fā)電機(jī)功率變化率。

b、P=1時(shí)是真正瞬時(shí)最優(yōu)油耗功率，P≠1時(shí)的發(fā)電功率均參雜了保電因素；基于時(shí)域優(yōu)化P系數(shù)，才能向全局最優(yōu)靠攏。

c、ECMS策略性能標(biāo)定操作空間較小，難度較大，不直觀。

表2  ECMS的仿真結(jié)果

（二）山路工況的能量管理策略

1. 研究方案

根據(jù)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)扭矩、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速及車(chē)速計(jì)算車(chē)輛每公里平均能耗， 基于不同道路行駛時(shí)， 車(chē)輛每公里能耗與平路行駛時(shí)能耗的差異，識(shí)別出車(chē)輛行駛道路的平均坡度；根據(jù)路況平均坡道大小和實(shí)際SOC控制發(fā)電功率。

圖2 山路工況的能量管理策略

2. 山路工況的能量管理策略的效果驗(yàn)證

虎峰山驗(yàn)證結(jié)果（上山坡道極陡， 大部分坡度在20%~30%之間， 長(zhǎng)度約2Km）

1）上山過(guò)程中， SVDC能更早進(jìn)入高等級(jí)發(fā)電， SOC下降速率明顯減緩， 新功能上山SOC提高2.9%。

2）下山過(guò)程， SVDC能更早進(jìn)入高發(fā)電等級(jí)發(fā)電，下山過(guò)程N(yùn)VH改善明顯。

圖3 山路工況的能量管理策略的測(cè)試結(jié)果

（三）駕駛風(fēng)格的能量管理策略

1. 駕駛風(fēng)格的識(shí)別方案

基于加速度維度與急動(dòng)度維度，在模糊控制器計(jì)算后，經(jīng)超速與低車(chē)速優(yōu)化，識(shí)別駕駛員類型分為溫和型、穩(wěn)健型、激進(jìn)型、非常激進(jìn)型共4類；根據(jù)駕駛風(fēng)格和實(shí)際SOC控制發(fā)電功率。

圖4 駕駛風(fēng)格的識(shí)別方案

2. 駕駛風(fēng)格識(shí)別的效果驗(yàn)證

在保證安全的前提下，在山地直路以較高車(chē)速行駛，并在入彎時(shí)急減速，出彎時(shí)急加速；整體上，駕駛風(fēng)格識(shí)別為非常激進(jìn)型，駕駛風(fēng)格識(shí)別結(jié)果與駕乘人員主觀評(píng)價(jià)較為接近，能較為準(zhǔn)確地表示車(chē)輛一段時(shí)間內(nèi)的駕駛激烈程度。

在城區(qū)、山地等工況下，以不同駕駛員、不同駕駛激烈程度駕駛車(chē)輛，駕駛風(fēng)格識(shí)別結(jié)果較為穩(wěn)定，與駕乘體驗(yàn)評(píng)價(jià)較為接近。

3. 駕駛風(fēng)格能量管理的效果驗(yàn)證

以重慶鐵山坪為例——在相同行駛工況與相同車(chē)輛狀態(tài)下行駛時(shí)，激烈駕駛與溫和駕駛下的車(chē)輛能耗高約5%-10%。

表3 駕駛風(fēng)格的能耗測(cè)試

在該次對(duì)比測(cè)試中，行駛工況與車(chē)輛狀態(tài)較為接近，駕駛風(fēng)格識(shí)別為激進(jìn)，開(kāi)啟駕駛風(fēng)格調(diào)節(jié)發(fā)電等級(jí)功能的測(cè)試中，發(fā)電等級(jí)較高，SOC維持能力稍高于對(duì)照測(cè)試。

圖7 駕駛風(fēng)格的能量管理策略的測(cè)試結(jié)果

（四）整車(chē)質(zhì)量的能量管理策略

基于縱向動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)判斷車(chē)輛行駛狀態(tài)，估算車(chē)輛縱向力，通過(guò)帶有遺忘因子的最小二乘估計(jì)及可信度判斷，估算整車(chē)質(zhì)量；根據(jù)整車(chē)質(zhì)量和實(shí)際SOC控制發(fā)電功率。

圖8 整車(chē)質(zhì)量的估算方案

2. 整車(chē)質(zhì)量估算的效果驗(yàn)證

增加質(zhì)量預(yù)估功能后，能夠在起步完成后大體識(shí)別出車(chē)上乘員人數(shù)；當(dāng)車(chē)上乘員人數(shù)發(fā)生變化后，能夠在質(zhì)量估計(jì)值上得到反應(yīng)。

圖9 整車(chē)質(zhì)量的測(cè)試結(jié)果

根據(jù)整車(chē)質(zhì)量和實(shí)際SOC控制發(fā)電功率，總發(fā)電量較高，SOC維持較強(qiáng)。

圖10 整車(chē)質(zhì)量的能量管理策略測(cè)試結(jié)果

圖11 高速工況的識(shí)別方案

以18%起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，高速工況車(chē)速（康定-重慶）， SOC基本維持在17%~19%之間， SOC較為穩(wěn)定。

圖12 高速工況的能量管理策略測(cè)試結(jié)果

根據(jù)山路工況、整車(chē)質(zhì)量（乘員數(shù)量）、駕駛風(fēng)格、高速工況等，對(duì)發(fā)電等級(jí)進(jìn)行一定補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)發(fā)電等級(jí)對(duì)人-車(chē)-路-環(huán)境的智能適應(yīng)。

圖13 智慧能量管理策略

智慧能量管理策略測(cè)試結(jié)果如表4所示，典型工況（重慶南天門(mén)爬坡）的用戶激烈駕駛的百公里油耗降低13%以上，爬坡可持續(xù)性提升30%；

備注：

備注：爬坡可持續(xù)性——油耗法規(guī)試驗(yàn)對(duì)應(yīng)駕駛模式的目標(biāo)電量降至最低前可連續(xù)上坡的距離；

百公里油耗為絕對(duì)油耗，不計(jì)算綜合油耗；

表4 智慧能量管理策略測(cè)試結(jié)果

圖13 智慧能量管理策略的山地測(cè)試結(jié)果

通過(guò)高速工況的測(cè)試結(jié)果表明智慧能量管理策略與原規(guī)則的能量管理策略相比，綜合發(fā)電補(bǔ)償策略SOC維持能力更強(qiáng)，NVH性能未出現(xiàn)明顯下降，且未出現(xiàn)明顯發(fā)電過(guò)多的情況。

圖14 智慧能量管理策略的高速測(cè)試結(jié)果

03、下一步工作計(jì)劃

1.增加兩款車(chē)型的應(yīng)用測(cè)試；

2.增加用戶場(chǎng)景的識(shí)別；

3.持續(xù)進(jìn)行工況測(cè)試；