1、课题来源与背景 本课题来源于黑龙江省自然科学基金。 我国作为一个能源依赖程度较高的可持续发展中国家，新能源汽车开发已成为我国能源战略调整和汽车产业升级与转型的重要环节。在汽车可依赖能源中，电能作为一种清洁能源已经被重视，在我国，电动汽车的发展也提升到了战略层面。“十二五”以来，我国电动汽车在政策、市场、技术以及基础设施等多个方面均实现了重大突破。国务院出台的《节能与新能源汽车发展规划(2012-2020）》中就明确指出，到2020年我国新能源汽车产销量达到200万辆，累计产销量超过500万辆的目标。发展新能源汽车已经成为我国从汽车大国向汽车强国迈进的重要途径。串联混合动力电动汽车在最大化利用电驱动的同时降低了电池的容量，该汽车具有结构简单、发动机效率高的优点，具有良好的应用前景。对于串联混合动力电动汽车而言，动力系统匹配与能量管理策略对燃油和排放性能产生较大的影响。因此优化系统匹配设计和能量管理策略，满足动力系统的运行需求，降低系统能耗及成本，对串联混合动力电动汽车技术的进步和产业进程的推进具有重要的意义。 2、技术原理及性能指标 以串联混合动力汽车的辅助功率单元为研究对象，以提高系统的效率和燃油经济性为目标，研究一种基于H2/H∞优化理论的系统鲁棒控制技术。共有两个理论要点：1）辅助功率单元的非线性建模；2）面向稳态高效的系统优化控制研究。研究内容可分为以下四部分。 1) 辅助功率单元动态模型的建立 2) 辅助功率单元系统辨识方法研究 3) 面向系统稳态高效工作的优化控制研究 4) 算法在控制器中的实现及实验验证的研究 3、技术创造性与先进性 (1) 辅助功率单元动态模型的构建及电池状态估计模型参数的辨识 通过台架测试柴油发动机、汽油发动机、永磁同步发电机和整流器的参数及特性，分别构建了不同喷油量-输出转矩的柴油发动机模型，不同节气门开度-输出转矩的汽油发动机模型，不同输出转速转矩-效率的永磁同步发电机模型。同时利用最小二乘系统辨识方法建立了串联混合动力系统中电池的状态估计模型，为串联混合动力系统中能量管理的优化和辅助功率单元优化控制提供了平台。 (2) 基于前馈补偿算法的APU优化控制及工程实现 为了改进辅助功率单元反馈控制器的性能，提高系统动态响应速度，对系统的耦合特性进行了进一步分析，在反馈控制器的基础上增加了前馈补偿通道对耦合特性进行了补偿，设计了系统解耦控制器，并通过系统的仿真和台架试验得到了验证。 (3) 基于PSR-RB的插电式串联混合动力系统能量管理策略 以系统能耗和经济性作为优化目标，结合全局优化策略和基于规则优化策略的优点，提出一种基于PSR-RB算法的能量管理策略优化方法。通过在X-PC中构建硬件在环实验平台，利用自动代码生成技术实现了算法在控制器中的应用。 4、技术的成熟程度，使用范围和安全性 本项目以串联混合动力系统的控制作为主要研究对象，以提升动力系统能效，降低使用成本为目标，进行了串联混合动力系统动态优化控制、能量管理策略优化设计、动力系统能效分析等研究。 主要工作体现在以下几点： (1) 分析了串联混合动力系统中辅助动力单元的工作机理，通过台架测试得到了串联混合动力系统各部件的性能参数，并利用辨识方法得到关键部件的模型参数。进而构建出发动机、永磁同步发电机、整流器三个子系统的动态模型和喷油量-功率曲线模型。 (2) 面向辅助动力单元的稳态高效工作问题，提出了利用前馈通道补偿反馈的控制算法，实现了系统的解耦控制。提高了辅助动力单元的动态输出响应特性。 (3) 为提升动力系统能效，综合全局最优和基于规则的能量管理策略的优势，开发PSR-RB能量管理算法，该算法能够接近全局最优能量管理策略的能效水平，同时又能保证在线实时应用需求。 (4) 为验证PSR-RB算法的在实际应用中的性能，利用自动代码生成技术，将PSR-RB能量管理策略应用在整车控制器中，在X-PC中构建并搭建进行了整车控制器实现硬件在环实验。 5、应用情况及存在的问题 (1) 由于研究条件和研究队伍所限，在项目执行期内有关于不同构型的辅助功率单元构型分析、控制方式比较和能量管理策略优化，以及充分寻找辅助功率单元能效及燃油经济性影响因素等想法还未完全实现，将在以后的研究工作中继续进行。 (2) 研究过程中发现，作为动力系统的一部分，结合整个动力系统的优化匹配和能量管理策略优化，动力系统燃油经济性提升还有很大空间，下一步工作将重点增加电池参数作为优化目标，进一步研究混合动力匹配和能量管理策略的优化算法。 6、历年获奖情况 暂无 7、成果简介允许向社会公开

哈尔滨理工大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。