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1、基于工況自適應(yīng)的增程式城市客車(chē)能量管理策略研究(申請(qǐng)清華大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文)培養(yǎng)單位：汽車(chē)工程系學(xué)科：機(jī)械工程研究生：謝海明指導(dǎo)教師：田光宇教授二○一七年十二月EnergyManagementStrategyforExtended-RangeElectricCityBusesBasedonDrivingConditionAdaptationDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoct
2、orofPhilosophyinMechanicalEngineeringbyXieHaimingDissertationSupervisor:ProfessorTianGuangyuDecember,2017摘要摘要增程式城市客車(chē)具有增程器和動(dòng)力電池組兩個(gè)能量源，其運(yùn)行特點(diǎn)是行駛里程固定。為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性，能量管理策略在對(duì)兩個(gè)能量源進(jìn)行功率分配時(shí)，需要管理電池組電量，使其緩慢下降，直到行程結(jié)束才被耗盡，以提高電池組工作在高效區(qū)間的比例。目前，對(duì)于如何有效建立工況自適應(yīng)的控制方法來(lái)解決這類(lèi)電量緩降型的能量管理問(wèn)題還缺乏深入研究
3、，導(dǎo)致能量管理策略的性能對(duì)工況類(lèi)型較為敏感。本文針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一種工況自適應(yīng)在線能量管理策略，并通過(guò)仿真分析和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了策略的性能。實(shí)時(shí)優(yōu)化算法是在線能量管理策略的核心。運(yùn)用極小值原理求解不同類(lèi)型工況下整車(chē)能量分配的最優(yōu)解。分析最優(yōu)解的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)從工況開(kāi)始到結(jié)束，協(xié)態(tài)變量與動(dòng)力電池組開(kāi)路電壓之間的比值近似等于常數(shù)，且該常數(shù)的取值與工況類(lèi)型有關(guān)?；诖艘?guī)律，提出了一種控制參數(shù)由工況類(lèi)型驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)極小值算法，該算法的優(yōu)化性能與極小值原理的性能接近。工況聚類(lèi)分析是構(gòu)建工況自適應(yīng)控制參數(shù)的前提。以?xún)纱螁?dòng)之間的微行程片段為單位
4、劃分工況樣本，提出了一套聚焦樣本油耗差異性的工況聚類(lèi)方法?；谙嚓P(guān)性分析提煉出與油耗相關(guān)且去冗余的特征參數(shù)集；利用主成分分析提取主成分，并結(jié)合歐氏范數(shù)構(gòu)造賦范線性空間。分別運(yùn)用K-means算法和密度算法對(duì)工況樣本進(jìn)行聚類(lèi)并評(píng)價(jià)效果，發(fā)現(xiàn)后者提高了各類(lèi)工況油耗的差異性；從后者的聚類(lèi)結(jié)果中得到了三類(lèi)不同油耗水平的工況樣本?；诰垲?lèi)的結(jié)果，并針對(duì)微行程片段在早期難以被準(zhǔn)確辨識(shí)的特點(diǎn)，提出了一種基于預(yù)測(cè)和辨識(shí)相結(jié)合的工況在線混合確定方法。在片段出現(xiàn)的早期，利用馬爾可夫鏈模型預(yù)測(cè)其類(lèi)型；在中后期，利用樸素貝葉斯模型動(dòng)態(tài)辨識(shí)其類(lèi)型；對(duì)兩種
5、模型準(zhǔn)確率的估計(jì)方法、以及兩種模型結(jié)果的最佳切換時(shí)間進(jìn)行了研究，使該方法獲得了較現(xiàn)有方法更高的工況在線確定準(zhǔn)確率。分別構(gòu)建代表三類(lèi)工況樣本的典型工況。給定不同起始電量和剩余里程，利用實(shí)時(shí)極小值算法優(yōu)化得到典型工況的最優(yōu)控制參數(shù)，以此構(gòu)建了工況自適應(yīng)能量管理策略。在線控制時(shí)，通過(guò)確定工況類(lèi)型，并利用工況類(lèi)型、剩余里程和電量查表計(jì)算最優(yōu)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)能量分配。仿真分析與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該策略提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，其性能對(duì)工況類(lèi)型不敏感。關(guān)鍵詞：工況聚類(lèi)；工況混合確定；增程式電動(dòng)車(chē)；能量管理；自適應(yīng)控制IAbstractAbstract
6、Extendedrangeelectriccitybuses(E-REBs)havetwoenergysources,includingarangeextenderandabatterypack,andtheiroperationcharacteristicisthatthedrivingdistanceisfixed.Inordertoimprovevehiclefueleconomy,energymanagementstrategiesneedtomanagethebatterychargewhileallocatingth
7、epowerbetweenthetwoenergysources,andmakeitdeclineslowlytolasttotheendofthetriptoincreasetheratioofthebatterypackoperatinginthehighefficiencyrange.Currently,thereisstillagaponhowtoeffectivelyestablishadaptivecontrolmethodsbasedondrivingconditionsinthisslowchargereleas
8、emode.Asaresult,theperformanceofenergymanagementstrategiesissensitivetodrivingconditiontypes.Focusingontheabove-mentionedproblem,th
