本發(fā)明屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于閾值功率計算的增程式電動汽車效率優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)：

由于燃油燃燒效率較低且車輛排放要求越來越嚴格，汽車行業(yè)正在積極發(fā)展環(huán)境友好型新能源汽車。電動汽車(electricvehicle，ev)被認為是一種綠色環(huán)保的解決方案。電力驅(qū)動使其具有零排放的優(yōu)點，但對于純電動汽車，由于電池技術(shù)的限制，一次充電的續(xù)駛里程始終不能達到理想的水平是純電動汽車的主要缺點。為了克服純電動汽車續(xù)航里程的問題，增程式電動汽車(extendedrange-electricvehicle,er-ev)應(yīng)運而生，是一種可行的低成本解決方案。

目前發(fā)動機與發(fā)電機組合是增程式電動汽車應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，其動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，圖中ice表示內(nèi)燃發(fā)動機，g表示增程器發(fā)電機，m表示整車驅(qū)動電機，peng與ωe表示發(fā)動機的輸出效率及轉(zhuǎn)速；ηeng發(fā)動機效率；ηgen發(fā)電機效率；ηcon增程器pwm變換器效率；ηbat1與ηbat2電池充放電效率；ηinv驅(qū)動電機變換器效率；ηmot驅(qū)動電機效率。增程器(rangeextender,re)的輸出與整車的驅(qū)動系統(tǒng)沒有機械連接，re的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與整車的速度以及牽引性能無關(guān)，只需要滿足整車驅(qū)動功率的需求。因此，re的控制可以獨立于整車動力性需求，通過控制選擇發(fā)動機-發(fā)電機組的工作點，提高re輸出的效率，改善駕駛時的噪聲。這種類型的er-ev與傳統(tǒng)的混合電動汽車(hybridelectricvehicle,hev)相比，在燃油經(jīng)濟性、發(fā)動機效率以及排放等方面都具有優(yōu)勢，非常適合城市內(nèi)頻繁多次的啟停需求。

根據(jù)需求功率控制增程器功率輸出及分配是實現(xiàn)er-ev燃油經(jīng)濟性關(guān)鍵，增程器與整車配合主要采用的是電荷耗盡-維持(charge-depletingandcharge-sustaining，cd-cs)的工作模式，如圖2所示。增程器在cs階段被開啟，電池荷電狀態(tài)(stateofcharge,soc)被限制在設(shè)定的波動范圍內(nèi)。目前對cs模式下re的控制策略主要有2種：一種是控制增程器輸出恒定功率，增程器保持在額定最大功率輸出，發(fā)動機運行在最優(yōu)燃油消耗工作點。在這種控制方式下增程器輸出功率一部分用于滿足整車驅(qū)動功率需求，將多余的功率給電池充電，通過電池的緩沖作用優(yōu)化發(fā)動機的燃油消耗。雖然通過電池的緩沖優(yōu)化了發(fā)動機的工作點，但電池的充放電帶來的損耗將降低增程器的效率，以及增程器被頻繁開啟和關(guān)斷也帶來額外能量消耗，電池被頻繁充放降低電池的使用壽命。另一種是控制增程器的輸出功率跟隨整車需求功率不斷變化。這種控制方式能夠保持電池soc穩(wěn)定變化提高電池使用壽命，但發(fā)動機無法穩(wěn)定在高效區(qū)域運行，尤其當整車需求功率較小時，效率比較低。

針對以上兩種主要控制方式存在的問題，一種改進方案是基于規(guī)則的優(yōu)化控制方法，如改進了恒功率控制，設(shè)定三個恒定工作點，其根據(jù)整車需求功率的大小，確定工作點，這種方法避免了當需求功率較小時增程器輸出過多的能量給電池充電，既減少了電池充放電的損耗，也減少增程器頻繁啟動的損耗，但由于所設(shè)置的三個工作點中低功率點的效率較低，系統(tǒng)的效率仍然沒有得到充分的提高。另一種改進方案是基于優(yōu)化算法的功率分配策略，以最小燃油消耗為目標函數(shù)，例如，根據(jù)車輛行駛中實時的功率需求、電池組的soc狀態(tài)、以及對未來行駛工況的預(yù)測分配功率，采用動態(tài)規(guī)劃(dynamicprogramming，dp)的方法，應(yīng)用龐特里亞金最小值原理(pontryagin’sminimizationprinciple，pmp)的優(yōu)化算法，即維持soc在設(shè)定的下限閾值的同時實時優(yōu)化使系統(tǒng)燃油消耗最低。公式(1)為pmp控制策略的目標函數(shù)。

pbat,k＝argmin[cost+α(sock+1-soc)²](1)

其中，pbat,k為電池輸出功率，α為電池等效油耗變換因子，cost表示燃油消耗。

上述基于優(yōu)化算法的能量分配策略能夠滿足實時控制，且從節(jié)能的結(jié)果看是最佳選擇，但是基于dp和pmp的優(yōu)化算法計算復(fù)雜，且是基于多個駕駛周期的計算，需要工況預(yù)測以及大量的數(shù)據(jù)處理，不適合實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、增程器效率稿且排放低的基于閾值功率計算的增程式電動汽車效率優(yōu)化控制方法。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于閾值功率計算的增程式電動汽車效率優(yōu)化控制方法，包括以下步驟：

步驟1、以燃油消耗優(yōu)化為目標函數(shù)，確定功率跟隨閾值；

步驟2、當整車需求功率大于等于功率跟隨閾值時，采用局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制策略，解除發(fā)動機與發(fā)電機之間的耦合，使發(fā)動機及發(fā)電機同時運行在高效區(qū)；

步驟3、在局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制的基礎(chǔ)上，采用局部切換轉(zhuǎn)速功率跟隨解耦控制策略，使發(fā)動機在高效工作區(qū)內(nèi)分段變轉(zhuǎn)速運行，在每段區(qū)域內(nèi)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電流實現(xiàn)輸出跟蹤目標功率控制。

所述步驟1確定功率跟隨閾值方法為：增程器控制器根據(jù)整車需求功率大小判斷采取恒功率輸出控制或功率跟隨控制，整車需求功率preq表示為：

其中，pthreshold功率跟隨閾值，peng(t)表示t時刻發(fā)動機的瞬時功率，λ表示驅(qū)動功率占增程器輸出功率的比率；ξ表示充電功率占輸出功率的比率，且λ+ξ＝1；

上式中的定義效率等效因子表示如下：

其中，ηeng發(fā)動機效率；ηgen發(fā)電機效率；ηcon增程器pwm變換器效率；ηbat1與ηbat2電池充放電效率；ηinv驅(qū)動電機變換器效率；ηmot驅(qū)動電機效率。

所述步驟2局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制策略的實現(xiàn)方法為：當需求功率大于閾值功率時，發(fā)動機固定轉(zhuǎn)速no，采用比例諧振控制器調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電流實現(xiàn)發(fā)電機在限定功率區(qū)間內(nèi)的快速功率輸出調(diào)節(jié)

所述步驟3局部切換轉(zhuǎn)速功率跟隨解耦控制策略的實現(xiàn)方法為：在效率跟隨區(qū)域[pthreshold，pmax]內(nèi)，劃分為多個子區(qū)域，每一個功率調(diào)節(jié)子區(qū)間對應(yīng)一個固定轉(zhuǎn)速，采用多比例諧振控制器達到多點功率跟隨控制。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明通過最低燃油消耗確定功率跟隨閾值，尋找在增程器發(fā)動機運行于最優(yōu)工作點時引起電池充放的效率損耗與發(fā)動機運行于非最優(yōu)工作點時的效率損失之間的平衡點。當需求功率大于等于閾值點時，采用兩種局部功率跟隨控制策略，圍繞最佳燃油消耗曲線設(shè)計了一點及多點控制策略，并針對不同路況討論提出的控制策略對比恒功率控制以及功率跟隨控制的燃油經(jīng)濟性。本發(fā)明采用發(fā)動機與發(fā)電機在公共高效區(qū)內(nèi)的局部功率跟隨控制策略，控制保證發(fā)動機以及發(fā)電機同時運行在高效區(qū)，減小增程器頻繁開啟的損耗以及電池被頻繁充放，能夠保持電池soc的穩(wěn)定變化，延長電池的使用壽命。

附圖說明

圖1為增程式電動汽車結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為er-evcd-cs控制狀態(tài)圖；

圖3為發(fā)動機效率圖；

圖4為nedc工況下局部功率跟隨控制圖；

圖5為發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的燃油消耗曲線圖；

圖6為發(fā)動機最低燃油消耗曲線及功率跟隨工作區(qū)間示意圖；

圖7為定轉(zhuǎn)速局部跟隨控制狀態(tài)圖；

圖8為發(fā)電機電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖；

圖9為發(fā)動機最低燃油消耗曲線及多段功率跟隨工作區(qū)間示意圖；

圖10為切換轉(zhuǎn)速局部跟隨控制狀態(tài)圖；

圖11為采用mfpr發(fā)電機電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖；

圖12(a)為改進的nedc仿真工況速度特性圖；

圖12(b)為改進的ftp72仿真工況速度特性圖；

圖13(a)為局部功率跟隨控制下的nedc工況下的仿真結(jié)果圖；

圖13(b)為全局功率跟隨控制下的nedc工況下的仿真結(jié)果圖；

圖13(c)為恒定功率輸出控制下的nedc工況下的仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述：

本實施例以城市緊湊型應(yīng)用的增程式電動汽車為例進行說明。該增程式電動汽車依據(jù)gb/t28382電動車的技術(shù)要求，整車的設(shè)計參數(shù)見表1

表1增程式電動汽車整車參數(shù)

一種基于閾值功率計算的增程式電動汽車效率優(yōu)化控制方法包括以下步驟：

步驟1、以燃油消耗優(yōu)化為目標函數(shù)，確定功率跟隨閾值。

在這里，首先需要確定系統(tǒng)的高效率工作區(qū)，實現(xiàn)發(fā)動機與發(fā)電機在高效區(qū)的匹配。永磁同步發(fā)電機的高效工作區(qū)寬廣，一般永磁同步發(fā)電機70％的工作區(qū)域內(nèi)效率達90％以上。相對于永磁同步發(fā)電機，發(fā)動機的高效工作區(qū)狹窄，因此發(fā)動機的工作區(qū)域決定增程器整體效率的高低。圖3為選用發(fā)動機的特性曲線圖。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2000rpm到4000rpm之間，轉(zhuǎn)矩在25n·m到45n·m范圍內(nèi)為低燃油消耗區(qū)域，即增程器的目標功率跟隨區(qū)域。

如圖4所示，pthreshold是控制器是否采用功率跟隨控制的閾值。當整車需求功率preq<pthreshold時采用恒功率控制，增程器輸出功率一部分用于滿足整車需求功率，多余部分給電池充電。當pthreshold<preq<pmax時采用功率跟隨控制，增程器輸出功率將跟隨需求功率變化。

功率閾值的合理設(shè)計可以減少系統(tǒng)燃油消耗，提高整車效率。功率閾值通過等效估算獲得，目標函數(shù)是燃油消耗最小。發(fā)動機瞬時燃油消耗率可以表示為功率與轉(zhuǎn)速的函數(shù)，其函數(shù)關(guān)系如下：

me(t)＝f[peng(t),ωe(t)](2)

其中，me(t)表示t時刻的燃油消耗量；peng(t)表示t時刻發(fā)動機的瞬時功率；ωe(t)表示t時刻發(fā)動機瞬時轉(zhuǎn)速。圖5表示當轉(zhuǎn)速一定時，燃油消耗me(t)與發(fā)動機瞬時功率peng(t)之間的關(guān)系曲線。轉(zhuǎn)速范圍2000rpm<ωe<4000rpm，轉(zhuǎn)速滿足發(fā)動機的高效率工作區(qū)域限制。

如圖5所示，考慮燃油消耗以及系統(tǒng)所需最大功率，選擇發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為3000rmp，通過控制調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)增程器輸出跟隨整車需求功率控制。整車的需求功率可以表示為：

preq(t)＝υ(t)·fd(t)(3)

整車的驅(qū)動力fd(t)可以表示為：

fd(t)＝ff(t)+fw(t)+fi(t)+fj(t)(4)

其中，υ(t)表示車速；ff(t)表示滾動阻力；fw(t)表示空氣阻力；fi(t)表示爬坡阻力；fj(t)表示加速阻力。根據(jù)目標車速以及路面坡度，整車驅(qū)動力可以表示如下：

其中，mv表示整車質(zhì)量；g表示重力加速度；fr表示滾動阻力系數(shù)；α表示路面傾斜角度；ρα表示空氣密(1.2kg/m3)；cd表示空氣阻力系數(shù)；af表示汽車正面迎風(fēng)面積；δ表示矯正因數(shù)(考慮到旋轉(zhuǎn)部件的影響，如車輪，軸承，飛輪等)。依據(jù)公式(3)-(5)可以計算整車的需求功率。增程器控制器根據(jù)整車需求功率大小判斷采取恒功率輸出控制或功率跟隨控制。根據(jù)圖1中的能量流，需求功率可以表示為：

其中，λ表示驅(qū)動功率占增程器輸出功率的比率；ξ表示充電功率占輸出功率的比率，且λ+ξ＝1。定義效率等效因子表示如下：

公式(7)中各個效率的定義參考圖1。電池的充放電效率可以通過以下公式計算：

其中k＝1時，ηbat＝ηbat1表示電池的充電效率；當k＝-1時，ηbat＝ηbat2表示電池的放電效率。增程器工作的過程中電池soc的設(shè)置范圍[0.22,0.3]，此運行區(qū)域內(nèi)電池的內(nèi)阻和開路電壓變化不大，計算區(qū)間內(nèi)效率的均值作為增程模式下電池充放電效率。用瞬時燃油消耗me(t)評估發(fā)動機整個工作狀態(tài)的燃油經(jīng)濟性顯然是不適合。當輸出功率的大小等于閾值功率值。輸出功率多余部分給電池充電且最終將通過電池給驅(qū)動電機提供能量。考慮到電池充放電能量損耗，等效的燃油消耗可以表示為：

其中，表示在一個工況循環(huán)下測試的等效的用于驅(qū)動功率與增程器輸出功率比率。測試一個nedc循環(huán)，功率跟隨控制的閾值功率pthreshold的取值范圍[4，13]。的值隨設(shè)定的閾值功率而變化，經(jīng)過一個nedc工況循環(huán)測試后取值在[0.9，0.6]之間。通過公式(9)估算平均燃油消耗，當pthreshold取值為8kw時燃油消耗最小。因此當功率跟隨區(qū)域在[8kw,pmax]時，可以實現(xiàn)最小燃油消耗。

為了驗證pthreshold針對不同工況具有通用性，對增程模式時發(fā)動機的功率分配進行解析分析。

電池可以看作增程系統(tǒng)的緩沖器，通過調(diào)整電池的功率輸出調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作區(qū)域，使發(fā)動機運行在高效工作區(qū)。假設(shè)整車在δt1時間內(nèi)的需求功率為preq，如果增程器的輸出功率滿足需求功率，則在δt1時間內(nèi)發(fā)動機工作點m有：

peng_m＝preq/a0a2(13)

此工作點m沒有在高效率區(qū)域內(nèi)。如果調(diào)整發(fā)動機的輸出，使其運行在高效工作區(qū)內(nèi)的一點n，則發(fā)動機在δt2時間的輸出功率為peng_n，將多余的功率給電池充電，電池中的這部分電量最終會被消耗用于整車的驅(qū)動。通過電池的緩沖作用優(yōu)化發(fā)動機的燃油消耗可以理解為發(fā)動機m點的能量損耗小于n點的能量損耗，根據(jù)能量守恒可得：

以上說明的前提是preq<pthreshold，只有當preq<pthreshold時才會通過電池緩沖優(yōu)化發(fā)動機的工作點。因此由公式(11)、(14)與(15)可得：

經(jīng)整理后得：

其中ηeng_threshold表示發(fā)動機閾值功率輸出時的效率，發(fā)動機的效率可以表示為輸出功率及轉(zhuǎn)速的函數(shù)ηeng＝f(peng|ωe)。則公式(17)可以簡化為：

求取當變量preq(t)∈[0,pthreshold]時，滿足公式(18)的pthreshold值，進而驗證閾值功率的選擇計算。

在確定功率跟隨閾值后，當需求功率大于等于閾值點時，采用局部功率跟隨控制策略?？刂票ＷC發(fā)動機以及發(fā)電機同時運行在高效區(qū)，減小增程器頻繁開啟的損耗以及電池被頻繁充放，能夠保持電池soc的穩(wěn)定變化，延長電池的使用壽命。由于增程器中的發(fā)動機和發(fā)電機存在機械耦合，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)矩共同決定增程器輸出功率的大小，因此發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)電機轉(zhuǎn)矩之間的解耦是獲得一個穩(wěn)定的功率跟隨控制的關(guān)鍵。本發(fā)明以增程器效率優(yōu)化為目的，基于解耦的思想，采用比例諧振(proportionalresonant,pr)控制器設(shè)計了適合城市增程式電動汽車運行的局部功率跟隨控制策略。解除發(fā)動機與發(fā)電機之間的耦合，發(fā)動機選擇高效工作區(qū)內(nèi)分段恒轉(zhuǎn)速運行，發(fā)電機通過調(diào)節(jié)電流實現(xiàn)輸出跟蹤目標功率控制。

步驟2、當需求功率大于等于閾值點時采用局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制，解除了發(fā)動機與發(fā)電機之間的耦合，保證發(fā)動機以及發(fā)電機同時運行在高效區(qū)，減小增程器頻繁開啟的損耗以及電池被頻繁充放，保持電池soc的穩(wěn)定變化。

由選用的發(fā)動機的效率圖可以獲得一條最小燃油消耗曲線，如圖6中紅色曲線，曲線上的每一個點代表相應(yīng)功率下轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的優(yōu)化匹配。發(fā)動機的工作區(qū)域是圍繞最佳燃油消耗曲線的區(qū)域。在功率跟隨區(qū)域，發(fā)動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在no。由于發(fā)電機與發(fā)動機同軸連接因此發(fā)電機轉(zhuǎn)速是恒定的，發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)范圍在[to1,to2]。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制與發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩控制之間沒有耦合關(guān)系，從而實現(xiàn)了發(fā)動機與發(fā)電機的解耦控制。

控制流程如圖7所示，當電池soc達到設(shè)定臨界值下限時發(fā)出增程器啟動命令。當需求功率小于閾值功率時，增程器恒定輸出pthreshold；當需求功率大于閾值功率時，發(fā)動機固定轉(zhuǎn)速no，采用比例諧振控制器調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電流實現(xiàn)發(fā)電機在限定功率區(qū)間內(nèi)的快速功率輸出調(diào)節(jié)，以下簡稱1p-pr。

圖8為系統(tǒng)采用pr控制器發(fā)電機輸出電流控制的電流環(huán)模型框圖，iα^*和iα分別表示發(fā)電機輸出電流在αβ坐標下的給定值與實際值；gpr(s)為設(shè)計的pr控制器的傳遞函數(shù)；gp(s)為信號采樣以及pwm開關(guān)延時的傳遞函數(shù)；glr(s)表示被控對象的傳遞函數(shù)。實現(xiàn)對增程式發(fā)電系統(tǒng)輸出電流/功率的直接調(diào)節(jié)，具有良好的動態(tài)響應(yīng)和強魯棒性的調(diào)制。

步驟3、在局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化燃油消耗量，采用局部切換轉(zhuǎn)速功率跟隨解耦控制策略，使發(fā)動機的工作點更貼合高效區(qū)內(nèi)的最低燃油消耗曲線，發(fā)動機在高效工作區(qū)內(nèi)分段變轉(zhuǎn)速運行，在每段區(qū)域內(nèi)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電流實現(xiàn)輸出跟蹤目標功率控制。

如圖9所示，發(fā)動機的工作點越接近最低燃油消耗曲線，系統(tǒng)效率越高。因此，為了進一步優(yōu)化功率跟隨區(qū)的燃油消耗，在效率跟隨區(qū)域[pthreshold，pmax]內(nèi)，劃分為多個子區(qū)域。由于本發(fā)明設(shè)計的增程器是用于城市應(yīng)用的er-ev,額定功率較小，因此在功率跟隨區(qū)域僅劃分三個子區(qū)域(區(qū)域a,區(qū)域b以及區(qū)域c)，以減少轉(zhuǎn)速切換引起的波動及提高輸出功率的快速響應(yīng)。每一個功率調(diào)節(jié)子區(qū)間對應(yīng)一個固定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速點的選擇需要結(jié)合圖5的燃油消耗曲線。采用多比例諧振控制器(multi-frequencyproportionalresonant,mfpr)達到多點功率跟隨控制，以下簡稱np-pr。如圖9當需求功率preq*范圍是[pa1,pa2]時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定為na。在對應(yīng)的子區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍為[ta1,ta2],實現(xiàn)增程器輸出功率跟隨需求功率控制。

控制流程如圖10所示，當電池soc達到設(shè)定的臨界值下限時發(fā)出增程器啟動命令。增程器根據(jù)控制器發(fā)送的需求功率判斷是否進入功率跟隨區(qū)域，當需求功率大于閾值功率時，發(fā)動機將根據(jù)需求功率在三個速度等級上切換，同時mfpr控制器實現(xiàn)發(fā)電機在三個功率區(qū)間的快速功率輸出控制。

圖11為電流環(huán)控制模型框圖,由于發(fā)動機將在三個轉(zhuǎn)速點上切換，因此發(fā)電機的輸出頻率也將根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化穩(wěn)定工作在三個頻率點ω1、ω2與ω3。其中模塊1為mfpr控制結(jié)構(gòu)，模塊2為三相vsc所構(gòu)成的發(fā)電機控制的數(shù)學(xué)模型。

為了驗證本發(fā)明的性能及燃油經(jīng)濟性，搭建er-ev在規(guī)定的行駛工況下進行仿真測試。由于城市內(nèi)工況存在較長的怠速時間、頻繁多次的停車以及較低的平均車速，因此為了獲得與實際相近的仿真結(jié)果，er-ev模型選擇在歐洲經(jīng)濟委員會ece(economiccommissionforeurope)為代表的模態(tài)工況nedc(neweuropeandrivecycle)以及美國聯(lián)邦認證程序ftp(federaltestprogram)為代表的瞬態(tài)工況ftp72下進行仿真測試。如圖12(a)和圖12(b)所示，12(a)為改進的nedc工況?？紤]到er-ev城市應(yīng)用的路況特性，因此最高時速限制在80km/h以內(nèi)，12(b)為ftp72工況。

對比本發(fā)明設(shè)計的局部功率跟隨效率優(yōu)化控制策略與恒功率控制以及功率跟隨控制在燃油消耗方面的性能。仿真設(shè)置soc的初始值為22％，同時作為增程器開啟的下限閾值socth_reon，增程器關(guān)閉的上限閾值socth_reoff設(shè)置為30％。圖13(a)、圖13(b)、圖13(c)分別表示不同控制策略在nedc工況下增程器的輸出功率以及soc狀態(tài)。圖13(a)為采用本發(fā)明設(shè)計的局部功率跟隨控制策略的仿真結(jié)果。當需求功率小于閾值功率時，增程器輸出功率恒定，當需求功率繼續(xù)增加且大于閾值功率時，增程器輸出功率將跟隨需求功率變化。采用1p-pr功率跟隨控制以及改進np-pr功率跟隨控制的輸出功率和soc變化沒有差別，差別僅體現(xiàn)在燃油消耗。經(jīng)過一個工況循環(huán)的測試后，對比不同控制方法下燃油消耗量以及soc的狀態(tài)及變化。

表2為不同控制方法在完成一個行駛工況循環(huán)后soc的最終值，使用不同的控制方法電池soc的波動以及最終值不同。

表2行程結(jié)束soc對比

為了精確的對比不同控制策略下的燃油消耗，當行駛里程結(jié)束后soc大于0.22的部分都將被換算為燃油消耗量。折算后重新對比燃油消耗量。

其中，mb_equ表示電池剩余電量等效的燃油消耗，可以采用公式(20)進行換算：

其中，δsoc表示soc的變化量，e0表示電池總能量，qlhv表示燃料燃燒的低熱值，重新計算后的燃油消耗對比如下：

表3燃油消耗對比

綜上所述：

(1)本發(fā)明設(shè)計了適合城市應(yīng)用的增程式電動汽車的局部功率跟隨控制策略。以整車的燃油消耗優(yōu)化為目標函數(shù)，討論了功率跟隨閾值點的選擇。

(2)當需求功率大于等于閾值點時采用局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制，解除了發(fā)動機與發(fā)電機之間的耦合，保證發(fā)動機以及發(fā)電機同時運行在高效區(qū)，減小增程器頻繁開啟的損耗以及電池被頻繁充放，保持電池soc的穩(wěn)定變化。

(3)在局部定轉(zhuǎn)速功率跟隨控制的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化燃油消耗量，提出局部分段功率跟隨控制策略，使發(fā)動機的工作點更貼合高效區(qū)內(nèi)的最低燃油消耗曲線，發(fā)動機在高效工作區(qū)內(nèi)分段變轉(zhuǎn)速運行，在每段區(qū)域內(nèi)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電流實現(xiàn)輸出跟蹤目標功率控制。

(4)通過仿真對比模態(tài)工況與瞬態(tài)工況下不同控制策略的燃油消耗，局部分段功率跟隨控制與目前廣泛應(yīng)用的恒功率控制相比減少7.1％,與改進前的1p-pr功率跟隨控制相比減少2.3％，與理想的pmp優(yōu)化控制相比燃油消耗僅高出2.6％，同時穩(wěn)定了電池soc的變化率，提高電池的壽命。

需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。