Equivalent Consumption Minimization Strategy

Контроллер управления энергопотреблением для гибридных электромобилей P0–P4

  • Библиотека:
  • Powertrain Blockset / Движение / Контрольные Контроллеры

Описание

Используйте блок Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS), чтобы управлять управлением энергопотреблением гибридными электромобилями (HEVs). Блок оптимизирует разделение крутящего момента между механизмом и двигателем, чтобы минимизировать потребление энергии при поддержании состояния заряда (SOC) батареи.

HEV P0, P1, P2, P3 и примеры готовых узлов P4 используют блок Equivalent Consumption Minimization Strategy для гибридного управления.

Используйте параметр Motor location, чтобы задать моторное местоположение HEV.

Используйте параметр ECMS method, чтобы реализовать или адаптивный или неадаптивный метод ECMS. Архитектуры HEV являются поддержкой заряда, означая батарею, SOC должен остаться в заданной области, потому что нет никакой сменной возможности перезарядить батарею. Батарея является энергетическим буфером, и вся энергия прибывает из топлива, если изменение в SOC минимизировано по циклу диска. Чтобы выдержать заряд по заданному циклу диска, блок реализует любой из этих методов ECMS.

Метод ECMSОписание

Non-adaptive (значение по умолчанию)

Блок использует постоянный эквивалентный фактор ECMS.

  • Используйте этот метод, чтобы определить лучшую экономию топлива по циклу диска.

    • Если вы изменяете цикл диска или архитектуру HEV, повторно настраиваете ECMS weighting factor, чтобы обеспечить окончание SOC.

  • По умолчанию блок использует одну константу.

Adaptive

Блок настраивает эквивалентный фактор ECMS при помощи выхода ПИ-контроллера.

  • Используйте этот метод, чтобы обеспечить SOC и минимизировать дельту SOC по многим циклам диска. Блок:

    • Настраивает усиления ПИ-контроллера.

    • Выдерживает SOC.

  • ПИ-контроллер минимизирует ошибку между целевым SOC и текущим SOC.

Алгоритм управления ECMS

Блок реализует динамический контрольный контроллер, который определяет крутящий момент механизма, крутящий момент двигателя, начинающего, муфту и команды тормозного давления. А именно, блок:

  • Преобразует сигнал педали акселератора драйвера в запрос крутящего момента колеса. Чтобы вычислить общий крутящий момент трансмиссии в колесах, алгоритм использует максимальный крутящий момент механизма и кривые крутящего момента двигателя и отношения дифференциала и передачу.

  • Преобразует сигнал педали тормоза драйвера в запрос тормозного давления. Алгоритм умножает сигнал педали тормоза на максимальное тормозное давление.

  • Реализует регенеративный алгоритм торможения для тягового мотора, чтобы восстановить максимальную сумму кинетической энергии от транспортного средства.

    Блок реализует алгоритм ECMS [2], который оптимизирует разделение крутящего момента между механизмом и двигателем, чтобы минимизировать потребление энергии при поддержании батареи SOC. А именно, ECMS:

    • Присваивает стоимость для электроэнергии, так, чтобы использование сохраненной электроэнергии было равно расходованию топливной энергии.

      Режим работы от аккумулятораЭквивалентная электроэнергияОписание

      Разряд

      Положительный

      Батарея разряжает сохраненную электроэнергию, когда электрическая машина используется.

      Зарядка

      Отрицательный

      Батарея аккумулирует электроэнергию от любого:

      • Engine и электрическая машина, действующая как генератор

      • Электрическая машина, действующая как генератор во время регенеративного торможения

    • Мгновенный метод минимизации, который программное обеспечение решает на каждом временном шаге контроллера. Чтобы реализовать стратегию, ECMS выбирает оптимальный крутящий момент двигателя и механизма в стратегии оптимизации минимизировать эквивалентное потребление энергии.

    • Реализации или адаптивный или неадаптивный метод ECMS.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Команда крутящего момента колеса.

Типы данных: double

Состояние заряда батареи.

Типы данных: double

Напряжение батареи.

Типы данных: double

Механизм передачи.

Типы данных: double

Частота вращения двигателя.

Типы данных: double

Скорость транспортного средства, в m/s.

Типы данных: double

Температура передачи, в K.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

Блокируйте данные, возвращенные как сигнал шины, который содержит эти значения блока.

Сигнал ОписаниеМодули

EngTrqCmd

Команда крутящего момента Engine

MtrTrqCmd

Команда крутящего момента двигателя

EquivFctr

Эквивалентный фактор

Нет данных

MinHamil

Минимальный гамильтониан

kW

Команда крутящего момента Engine, в N · m.

Типы данных: double

Команда крутящего момента двигателя, в N · m.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

Задайте моторное местоположение HEV.

Используйте параметр ECMS method, чтобы реализовать или адаптивный или неадаптивный метод ECMS. Архитектуры HEV являются поддержкой заряда, означая батарею, SOC должен остаться в заданной области, потому что нет никакой сменной возможности перезарядить батарею. Батарея является энергетическим буфером, и вся энергия прибывает из топлива, если изменение в SOC минимизировано по циклу диска. Чтобы выдержать заряд по заданному циклу диска, блок реализует любой из этих методов ECMS.

Метод ECMSОписание

Non-adaptive (значение по умолчанию)

Блок использует постоянный эквивалентный фактор ECMS.

  • Используйте этот метод, чтобы определить лучшую экономию топлива по циклу диска.

    • Если вы изменяете цикл диска или архитектуру HEV, повторно настраиваете ECMS weighting factor, чтобы обеспечить окончание SOC.

  • По умолчанию блок использует одну константу.

Adaptive

Блок настраивает эквивалентный фактор ECMS при помощи выхода ПИ-контроллера.

  • Используйте этот метод, чтобы обеспечить SOC и минимизировать дельту SOC по многим циклам диска. Блок:

    • Настраивает усиления ПИ-контроллера.

    • Выдерживает SOC.

  • ПИ-контроллер минимизирует ошибку между целевым SOC и текущим SOC.

Дифференциал

Отношение дифференциала. Никакая размерность.

Типы данных: double

Дифференциальный коэффициент полезного действия. Никакая размерность.

Типы данных: double

Загруженный радиус колеса, в m.

Типы данных: double

Передача

Коэффициенты полезного действия передачи.

Типы данных: double

Вектор номера механизма передачи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Вектор передаточного отношения передачи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Вектор КПД передачи. Никакая размерность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Transmission efficiency factors на Gear only.

Типы данных: double

КПД передачи закручивает точки останова в N · m.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Transmission efficiency factors на Gear, input torque, input speed, and temperature.

Типы данных: double

Точки останова скорости КПД передачи, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Transmission efficiency factors на Gear, input torque, input speed, and temperature.

Типы данных: double

Точки останова температуры КПД передачи, в K.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Transmission efficiency factors на Gear, input torque, input speed, and temperature.

Типы данных: double

Вектор КПД передачи. Никакая размерность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Transmission efficiency factors на Gear, input torque, input speed, and temperature.

Типы данных: double

Механизм

Точки останова скорости, в об/мин.

Типы данных: double

Точки останова крутящего момента, которыми управляют, в N · m.

Типы данных: double

Карта момента привода, в N · m.

Типы данных: double

Минимальная таблица команды крутящего момента механизма, в N · m.

Типы данных: double

Топливная блок-схема, в kg/s.

Типы данных: double

Минимальная команда крутящего момента механизма, в N · m.

Типы данных: double

Топливо более низкая теплота сгорания, в J/kg.

Типы данных: double

Вспомогательный степень. Никакая размерность.

Типы данных: double

Вспомогательный точки останова скорости степени. Никакая размерность.

Типы данных: double

Скорость холостого хода Engine, в об/мин.

Типы данных: double

Батарея

Точки останова состояния заряда батареи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Предельная таблица заряда батареи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Выброс батареи ограничивает таблицу. Никакая размерность.

Типы данных: double

Максимальная текущая батарея, в A.

Типы данных: double

КПД конвертера DC/DC. Никакая размерность.

Типы данных: double

Максимальная степень заряда батареи, в W.

Типы данных: double

Максимальная степень выброса батареи, в W.

Типы данных: double

Двигатель

Моторный максимум закручивает таблицу в N · m.

Типы данных: double

Точки останова частоты вращения двигателя, в об/мин.

Типы данных: double

Точки останова крутящего момента двигателя, в N · m.

Типы данных: double

Моторная карта КПД. Никакая размерность.

Типы данных: double

Количество точек вычисления крутящего момента двигателя. Никакая размерность.

Типы данных: double

Отношение пояса P0. Никакая размерность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor location на P0.

Типы данных: double

Управление энергопотреблением

ECMS взвешивание фактора. Никакая размерность.

Типы данных: double

Степень фактора штрафа. Никакая размерность.

Типы данных: double

Адаптивная пропорциональная составляющая ECMS. Никакая размерность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите ECMS method на Adaptive.

Типы данных: double

Адаптивная интегральная составляющая ECMS. Никакая размерность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите ECMS method на Adaptive.

Типы данных: double

Ограничительный фактор штрафа. Никакая размерность.

Типы данных: double

Целевое состояние заряда батареи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Минимальное состояние заряда батареи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Максимальное состояние заряда батареи. Никакая размерность.

Типы данных: double

Список благодарностей

MathWorks® хотел бы подтвердить вклад доктора Симоны Онори к алгоритму оптимального управления ECMS, реализованному в этом блоке. Доктор Онори является профессором Разработки Энергетических ресурсов в Стэнфордском университете. Ее исследовательские интересы включают электрохимическое моделирование, оценку и оптимизацию устройств аккумулирования энергии для автомобильного и приложений уровня сети, гибридных автомобилей и моделирования электромобилей и управления, моделирования УЧП, и сокращения порядка модели и оценки систем смягчения эмиссии. Она - старший член IEEE®.

Примеры модели

Ссылки

[1] Balazs, A., Morra, E. и Pischinger, S., оптимизация наэлектризованных трансмиссий для городских автомобилей. Технический документ 2011-01-2451 SAE. Варрендэйл, PA: международный журнал SAE альтернативных трансмиссий, 2012.

[2] Onori, S., Serrao, L. и Rizzoni, G., гибридные системы управления энергопотреблением электромобилями. Нью-Йорк: Спрингер, 2016.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2020b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте