Equivalent Consumption Minimization Strategy

Контроллер управления энергопотреблением для P0-P4 гибридных электрических транспортных средств

  • Библиотека:
  • Блок силового агрегата/Двигатель/Диспетчерские контроллеры

Описание

Используйте блок Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS), чтобы контролировать управление энергопотреблением гибридных электрических транспортных средств (HEV). Блок оптимизирует крутящий момент, разделенный между двигателем и двигателем, чтобы минимизировать потребление энергии при сохранении состояния заряда батареи (SOC).

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

Используйте параметр Motor location, чтобы задать местоположение двигателя HEV.

Используйте параметр ECMS method для реализации адаптивного или неадаптивного метода ECMS. Архитектуры HEV являются поддерживающей заряд, что означает, что SOC аккумулятора должен оставаться в заданной области, потому что нет возможности плагина перезарядить батарею. Батарея является энергетическим буфером, и вся энергия поступает от топлива, если изменение SOC минимизировано в течение цикла привода. Чтобы выдержать заряд в течение заданного цикла дисковода, блок реализует любой из этих методов ECMS.

Метод ECMSОписание

Non-adaptive (по умолчанию)

Блок использует постоянный коэффициент эквивалентности ECMS.

  • Используйте этот метод, чтобы определить лучшую экономию топлива за цикл привода.

    • Если вы измените цикл дисковода или архитектуру HEV, восстановите ECMS weighting factor, чтобы сохранить конечный SOC.

  • По умолчанию блок использует одну константу.

Adaptive

Блок корректирует коэффициент эквивалентности ECMS с помощью выхода ПИ-контроллера.

  • Используйте этот метод для поддержания SOC и минимизации дельта-SOC в течение многих циклов привода. Блок:

    • Настраивает коэффициент усиления ПИ-контроллера.

    • Поддерживает SOC.

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

Алгоритм управления ECMS

Блок осуществляет динамический контролирующий контроллер, который определяет крутящий момент двигателя, крутящий момент двигателя, стартер, сцепление и команды тормозного давления. В частности, блок:

  • Преобразует сигнал педали акселератора драйвера в запрос крутящего момента колеса. Чтобы вычислить общий крутящий момент силового агрегата на колесах, алгоритм использует максимальные кривые крутящего момента и крутящего момента двигателя, а также передаточные и дифференциальные передаточные отношения.

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

  • Реализует алгоритм регенеративного торможения для тягового двигателя, чтобы восстановить максимальное количество кинетической энергии от транспортного средства.

    Блок реализует алгоритм ECMS[2] что оптимизирует крутящий момент, разделенный между двигателем и двигателем, чтобы минимизировать потребление энергии при сохранении SOC батареи. В частности, ECMS:

    • Присваивает стоимость электрической энергии, так что использование сохраненной электрической энергии равно потреблению топливной энергии.

      Режим аккумулятораЭквивалентная электроэнергияОписание

      Освобождение

      Положительный

      Батарея разряжает сохраненную электроэнергию, когда электрическая машина используется.

      Зарядка

      Отрицательный

      Батарея сохраняет электроэнергию от:

      • Engine и электрическая машина, действующая как генератор

      • Электрическая машина, действующая как генератор во время регенеративного торможения

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

    • Реализует адаптивный или неадаптивный метод ECMS.

Порты

Вход

расширить все

Команда крутящего момента колеса.

Типы данных: double

Состояние заряда батареи.

Типы данных: double

Напряжение батареи.

Типы данных: double

Трансмиссия.

Типы данных: double

Скорость двигателя.

Типы данных: double

Скорость транспортного средства, в м/с.

Типы данных: double

Температура передачи, в К.

Типы данных: double

Выход

расширить все

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

Сигнал ОписаниеМодули

EngTrqCmd

Команда крутящего момента Engine

Н· м

MtrTrqCmd

Команда крутящего момента двигателя

Н· м

EquivFctr

Коэффициент эквивалентности

НА

MinHamil

Минимальный гамильтониан

kW

Команда крутящего момента Engine, в Н· м.

Типы данных: double

Команда крутящего момента двигателя, в Н· м.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

Опции блока

Укажите местоположение двигателя HEV.

Используйте параметр ECMS method для реализации адаптивного или неадаптивного метода ECMS. Архитектуры HEV являются поддерживающей заряд, что означает, что SOC аккумулятора должен оставаться в заданной области, потому что нет возможности плагина перезарядить батарею. Батарея является энергетическим буфером, и вся энергия поступает от топлива, если изменение SOC минимизировано в течение цикла привода. Чтобы выдержать заряд в течение заданного цикла дисковода, блок реализует любой из этих методов ECMS.

Метод ECMSОписание

Non-adaptive (по умолчанию)

Блок использует постоянный коэффициент эквивалентности ECMS.

  • Используйте этот метод, чтобы определить лучшую экономию топлива за цикл привода.

    • Если вы измените цикл дисковода или архитектуру HEV, восстановите ECMS weighting factor, чтобы сохранить конечный SOC.

  • По умолчанию блок использует одну константу.

Adaptive

Блок корректирует коэффициент эквивалентности ECMS с помощью выхода ПИ-контроллера.

  • Используйте этот метод для поддержания SOC и минимизации дельта-SOC в течение многих циклов привода. Блок:

    • Настраивает коэффициент усиления ПИ-контроллера.

    • Поддерживает SOC.

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

Дифференциал

Дифференциальное передаточное число. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Дифференциальный коэффициент эффективности. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Радиус заряженного колеса, в м.

Типы данных: double

Передача

Коэффициенты эффективности передачи.

Типы данных: double

Вектор номера трансмиссии. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Вектор передаточного числа трансмиссии. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Вектор эффективности передачи. Никаких размерностей.

Зависимости

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

Типы данных: double

Точки останова КПД трансмиссии, в Н· м.

Зависимости

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

Типы данных: double

Коробка передач эффективности точки останова скорости, в рад/с.

Зависимости

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

Типы данных: double

Трансмиссия эффективности точки останова температуры, в К.

Зависимости

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

Типы данных: double

Вектор эффективности передачи. Никаких размерностей.

Зависимости

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

Типы данных: double

Engine

Точки останова скорости, в об/мин.

Типы данных: double

Командные точки останова крутящего момента, в Н· м.

Типы данных: double

Карта тормозного крутящего момента, в Н· м.

Типы данных: double

Таблица команд минимального крутящего момента двигателя, в Н· м.

Типы данных: double

Карта расхода топлива, в кг/с.

Типы данных: double

Команда минимального крутящего момента двигателя, в Н· м.

Типы данных: double

Более низкое значение нагрева топлива, в Дж/кг.

Типы данных: double

Частота вращения Engine на холостом ходу, в об/мин.

Типы данных: double

Батарея

Точки останова состояния заряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Таблица пределов заряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Предел разряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Максимальный ток батареи, в А.

Типы данных: double

Эффективность преобразователя постоянного тока/постоянного тока. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Максимальная степень заряда батареи, в Вт.

Типы данных: double

Максимальная степень разряда батареи, в Вт.

Типы данных: double

Двигатель

Таблица максимального крутящего момента двигателя, в Н· м.

Типы данных: double

Точки останова скорости двигателя, в об/мин.

Типы данных: double

Точки останова крутящего момента двигателя, в Н· м.

Типы данных: double

Карта эффективность мотора. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Количество точек вычисления крутящего момента двигателя. Никаких размерностей.

Типы данных: double

P0 соотношение ремней. Никаких размерностей.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor location равным P0.

Типы данных: double

Управление энергопотреблением

Весовой коэффициент CMS. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Коэффициент штрафа степени. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Адаптивная пропорциональная составляющая ECMS. Никаких размерностей.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите ECMS method равным Adaptive.

Типы данных: double

Адаптивная интегральная составляющая ECMS. Никаких размерностей.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите ECMS method равным Adaptive.

Типы данных: double

Ограничительный штрафной коэффициент. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Целевое состояние заряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Минимальное состояние заряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Максимальное состояние заряда батареи. Никаких размерностей.

Типы данных: double

Список благодарностей

MathWorks® хотел бы отметить вклад доктора Симоны Онори в оптимальный алгоритм управления ECMS, реализованную в этом блоке. Доктор Онори является профессором инженерии энергетических ресурсов в Стэнфордском университете. Ее научные интересы включают электрохимическое моделирование, оценку и оптимизацию устройств накопления энергии для автомобильных и сетевых приложений, моделирование и управление гибридными и электромобилями, моделирование PDE, а также уменьшение порядка модели и оценку систем снижения выбросов. Она является старшим представителем IEEE®.

Примеры моделей

Ссылки

[1] Balazs, A., Morra, E., and Pischinger, S., Optimization of Electrified Powertrains for City Cars. Технический документ SAE 2011-01-2451. Warrendale, PA: SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012.

[2] Onori, S., Serrao, L., and Rizzoni, G., Hybrid Electric Vehicles Energy Management Systems. Нью-Йорк: Спрингер, 2016.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2020b