能量管理策略

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能量管理策略范文第1篇

關鍵詞：并聯(lián)式混合動力客車；能量管理；仿真分析；模式切換

中圖分類號：U469.7文獻標文獻標識碼：A文獻標DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2015.02.06

Abstract：For parallel hybrid electric buses， the work area of the hybrid system was divided into parts to achieve optimal efficiency for the typical city bus cycle， and the energy management control strategy was developed. The coordinated torque control strategy formode-switch was studied as well. By adjusting the critical load curve under different working modes， the optimal critical load curve was obtained through simulation analysis for the typical city bus cycle， and it was applied in the prototype test. The actual fuel consumption is 28.9 L/100 km. The fuel saving rate reaches 31.2% when compared with traditional vehicles and so the impact on fuel saving is obvious.

Key words：parralel hybrid bus； energy management； simulation analysis； mode switch

能源危機與城市環(huán)境污染的日益加劇對城市公交客車的能耗與排放要求越來越嚴格，傳統(tǒng)的公交客車已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的能耗與排放標準，然而純電動公交客車雖然能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，但其電池成本過高，續(xù)駛里程不足始終是現(xiàn)階段難以解決的問題。并聯(lián)式混合動力客車結(jié)構(gòu)簡單，在成本增加有限的前提下，能夠很好地降低能耗與排放。并聯(lián)式混合動力客車通過自動離合器機構(gòu)將發(fā)動機和電動機兩動力源集成在一起，兩動力源同軸，并聯(lián)式混合動力客車具有多種工作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)不同工作模式之間的靈活切換[1]。

當前，混合動力汽車的能量管理策略和協(xié)調(diào)控制算法已成為研究的重要方向，合理的能量管理策略對降低能量消耗具有重要意義，模式切換與換擋時的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制能夠較大程度地改善駕駛舒適性。能量管理策略側(cè)重于通過ISG電機來調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作點，使發(fā)動機始終工作在高效區(qū)域，進而達到節(jié)約能源與減少排放的目的。童毅等人針對并聯(lián)式混合動力汽車離合器接合、變速器換擋過程中的汽車轉(zhuǎn)矩管理策略和協(xié)調(diào)控制算法進行了研究[2]。古艷春等人采用了基于邏輯門限值的能量管理策略，并對混合動力汽車起步和換擋過程的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制策略進行了仿真研究[3]。戴一凡等人采用了基于優(yōu)化發(fā)動機效率曲線的能量管理策略，但只對純電動行進中啟動發(fā)動機過程的協(xié)調(diào)控制進行了研究[4]。以上研究采用了簡單的邏輯門限值控制策略，側(cè)重于發(fā)動機局部最優(yōu)，并且只對部分工作模式切換的協(xié)調(diào)控制進行了研究。

本文以國家863計劃科技攻關項目中度混合動力客車為研究對象，為了達到最優(yōu)的燃油經(jīng)濟性目標，以動力系統(tǒng)效率最優(yōu)兼顧荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）平衡為實現(xiàn)方法[5]，對基于自動變速器（Automated Mechanical Transmission，AMT）的并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)工作模式區(qū)域進行劃分，并制定出相應的能量分配控制策略，計算出在中國典型城市公交工況下任意車速的需求功率，并將需求功率合理地分配給發(fā)動機與電機。同時，本文對中國典型城市公交工況下工作模式之間切換的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制算法進行了研究。以上研究可以實現(xiàn)工作模式切換過程動力傳遞的平穩(wěn)性控制和循環(huán)工況油耗最優(yōu)控制[6]。

1 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的并聯(lián)式混合動力客車的動力系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)中發(fā)動機輸出軸與自動離合器、ISG電機、AMT相連，ISG電機集成在自動離合器與變速器中間，ISG電機既可作為發(fā)電機又可作為電動機，驅(qū)動力矩通過AMT輸出，經(jīng)車橋主減速器傳遞至車輪。

通過控制發(fā)動機、電機、離合器、變速器的工作狀態(tài)，該混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)多種工作模式，見表1。由表1可知，該混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)純電驅(qū)動、發(fā)動機單獨驅(qū)動、行車充電、停車充電、聯(lián)合驅(qū)動以及制動回饋工作模式。

2 模式切換轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制

并聯(lián)式混合動力客車由靜止啟動，首先進入純電驅(qū)動模式，當車速信號與加速踏板信號大于設定閥值時，車輛由純電驅(qū)動模式進入并聯(lián)驅(qū)動模式。如果沒有轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制，車輛由純電驅(qū)動模式切換進入并聯(lián)驅(qū)動模式時，離合器結(jié)合與變速器換擋會存在很大的沖擊，駕駛舒適性很差。通過在模式切換過程中合理地控制ISG電機的轉(zhuǎn)矩變化能夠很大程度降低離合器結(jié)合與變速器換擋的沖擊，進而改善駕駛舒適性。如圖2所示，給出了工作模式切換的整個控制過程。

3 整車能量管理控制策略

整車能量管理控制策略是以燃油經(jīng)濟性為主要目標，結(jié)合動力電池的SOC狀態(tài)、車速信息、負荷信息等因素進行能量分配與工作模式切換的一種控制策略。其原則主要是通過純電驅(qū)動、行車充電、混合驅(qū)動等工作模式調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作點，使發(fā)動機大部分時間工作在高效區(qū)域，通過讓電機參與制動將制動過程中的一部分能量回饋給動力電池，從而達到節(jié)油的目標。圖3給出了詳細的控制策略示意圖。

如圖3所示，黑色曲線為車速曲線，藍色曲線為SOC狀態(tài)曲線。此控制策略中的時間軸并非真正試驗時的時間軸，此時間軸沒有實際意義，只是用于說明不同工作模式之間的切換情況。整車能量管理策略具體描述如下：當車速≤u且n≤SOC

將整車能量管理策略進行轉(zhuǎn)矩解析，如圖4所示，表示了在不同轉(zhuǎn)速下的需求轉(zhuǎn)矩與不同工作模式之間的關系。當0≤Treq

表2列出了不同工作模式下，電機與發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩分配情況。

4 搭建仿真模型

以中國典型城市公交工況為混合動力客車的試驗工況，利用整車性能仿真分析專業(yè)軟件AVL Cruise進行性能仿真分析。通過AVL Cruise軟件搭建整車動力系統(tǒng)模型，并輸入整車與各部件的技術參數(shù)，通過Matlab/Simulink搭建整車能量管理策略模型，并將整車控制策略模型通過Interface接口與AVL Cruise整車動力系統(tǒng)模型交互實現(xiàn)聯(lián)合仿真。并聯(lián)式混合動力客車整車動力系統(tǒng)模型如圖5所示。

表3中列出了并聯(lián)式混合動力客車整車的基本參數(shù)。

圖6為整車控制策略中并聯(lián)模式下的能量管理模型，此模型規(guī)定了并聯(lián)模式下行車充電、純發(fā)動機及混合驅(qū)動模式的能量分配情況。

5 仿真結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析

根據(jù)系統(tǒng)效率最優(yōu)原則，為了獲得最低的油耗值，在標定文件中分別對Tm1、Te1、Te2 三條臨界負荷曲線乘以一個系數(shù)，得出aTm1、bTe1、cTe2?；诩冸婒?qū)動電機效率、發(fā)動機燃油消耗特性以及SOC平衡的原則，通過調(diào)整a、b、c三個參數(shù)進而得到不同的純電驅(qū)動、行車充電及混合驅(qū)動臨界負荷曲線，分別進行仿真分析。表4中列出了三組不同參數(shù)下的仿真油耗值，對比之后在參數(shù)三（0.8、0.9、1.1）下的油耗值最低為28.8 L/100 km，進而獲得了最優(yōu)的臨界負荷曲線。

通過仿真分析，可以得到在整個循環(huán)工況下不同節(jié)油方式對節(jié)油率的貢獻情況，見表5?；鶞蕚鹘y(tǒng)車型工況油耗為42 L/100 km，通過減小發(fā)動機規(guī)格（由傳統(tǒng)車6.7 L發(fā)動機減小到3.8 L發(fā)動機）可以實現(xiàn)15.7%的節(jié)油率。在中國典型城市公交工況下，通過發(fā)動機快速啟動可以實現(xiàn)在車速

將參數(shù)三下的發(fā)動機工作點、發(fā)動機的外特性以及發(fā)動機的萬有特性曲線表示在同一圖中，如圖7所示。從圖中可以看出，發(fā)動機90%以上的工作點都分布在了發(fā)動機效率高于38%的區(qū)域。由此可見，其系統(tǒng)效率達到了最優(yōu)值，中國典型城市公交工況下的燃油經(jīng)濟性能最好。

將參數(shù)三（a3，b3，c3）對應的a3Tm1、b3Te1、c3Te2臨界負荷曲線應用到試驗樣車中進行油耗試驗，試驗所得在公共典型城市公交工況下的綜合油耗為28.9 L/100 km，相對基準傳統(tǒng)車型油耗42 L/100 km，節(jié)油率達到了31.2%，節(jié)油效果明顯。

6 結(jié)論

通過分析并聯(lián)式混合動力客車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，搭建了基于AVL Cruise的整車動力系統(tǒng)模型以及基于Matlab/Simulink的控制策略模型，并設計了基于參數(shù)化調(diào)節(jié)的能量管理控制策略。使用AVL Cruise與Matlab/Simulink進行聯(lián)合性能仿真分析，計算整車基于中國典型城市公交工況下的油耗，并進一步在試驗樣車上進行試驗驗證，結(jié)果表明：

（1）通過調(diào)節(jié)不同負荷臨界參數(shù)（a、b、c），并聯(lián)式混合動力客車在中國典型城市公交工況下的綜合工況油耗能夠降低到28.9 L/100 km，與基準傳統(tǒng)車型相比，節(jié)油率達到了31.2%。

（2）在中國典型城市公交工況下，通過驅(qū)動電機調(diào)節(jié)后發(fā)動機能夠達到90%以上的工作點集中在高效區(qū)域，能夠很大程度改善車輛燃油經(jīng)濟性。

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作者介紹

責任作者：靳旭（1983-），男，河北衡水人。學士，系統(tǒng)工程師，主要從事新能源汽車動力系統(tǒng)研發(fā)工作。

Tel：010-59912854

E-mail：.cn

通訊作者：嚴二冬（1986-），男，河北滄州人。碩士，系統(tǒng)工程師，主要從事新能源汽車動力系統(tǒng)研發(fā)工作。

能量管理策略范文第2篇

關鍵詞：質(zhì)量監(jiān)督；建筑節(jié)能；工程質(zhì)量；管理策略

自工業(yè)時代以來，資源短缺、環(huán)境惡化日漸嚴重，社會快速發(fā)展日益面對嚴峻的能源問題，加強對可持續(xù)發(fā)展道路的探索尤為迫切。由于能源消耗中建筑耗能位居前三，實施建筑節(jié)能工程建設意義重大，必將成為追求可持續(xù)發(fā)展道路的有效途徑，但是由于建筑節(jié)能運用時間較短，工程質(zhì)量難以得到有效保證，必須加強質(zhì)量監(jiān)督管理。

1建筑節(jié)能工程現(xiàn)存主要問題

(1)建設單位隨意更改設計。建筑節(jié)能效果一般會在建筑的長期使用中體現(xiàn)，但是在工程建設階段，建設成本較以往施工要高，某種程度上來講會影響建設單位獲益［1］。建設單位受到經(jīng)濟利益驅(qū)使，存在嚴重的隨意更改設計行為，私自取消節(jié)能分項項目，甚至規(guī)定節(jié)能產(chǎn)品限制節(jié)能設計，大大降低了節(jié)能工程質(zhì)量。

(2)節(jié)能材料質(zhì)量得不到有效控制。隨著節(jié)能理念的不斷推行，建材市場上涌現(xiàn)出大批的節(jié)能材料，其中不乏濫竽充數(shù)者，無疑需要質(zhì)檢部門把好質(zhì)量關。但是，根據(jù)目前市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施工中不少節(jié)能材料存在質(zhì)量問題，甚至某些施工單位使用的材料根本不具有節(jié)能性，以次充好現(xiàn)象較為嚴重。造成這種現(xiàn)象的原因有兩點，其一施工單位為節(jié)省成本在材料購置過程中私自降低材料檔次;其二質(zhì)檢部門人員監(jiān)督力度不夠，甚至監(jiān)管不嚴致使不合格節(jié)能材料流入施工之中。

(3)節(jié)能施工存在不規(guī)范行為。建筑施工是工程建設的最主要環(huán)節(jié)，也是直接影響工程質(zhì)量的階段，而目前建筑節(jié)能工程施工中不規(guī)范行為屢見不鮮。第一，工藝標準低于規(guī)范要求，以建筑墻體保溫施工為例，多存在不分層施工、抹灰厚度不達標等問題，嚴重降低墻體的保溫效果;第二，節(jié)能分項工程施工中所采用的產(chǎn)品未經(jīng)認證，而施工單位對此視而不見，比如安裝的門窗，由于產(chǎn)品節(jié)能性能不足，竣工后門窗節(jié)能效果差。

2節(jié)能工程質(zhì)量監(jiān)督要點分析

(1)審查參建單位資質(zhì)。建筑工程建設中涉及的參建單位多，比如建設單位、設計單位、施工單位等，工程建設前需要嚴格審查各單位的資質(zhì)與信譽情況，避免工程建設中發(fā)生不良建設行為［2］。參建單位資質(zhì)審查可從單位規(guī)模、等級、營業(yè)范圍、人員資質(zhì)等方面考察，確保參建單位各方面資質(zhì)優(yōu)異，并保證各單位能夠運用先進的節(jié)能技術，可為節(jié)能設計與節(jié)能施工提供技術支持。

(2)監(jiān)督設計與方案。建筑設計與施工方案將是工程施工的重要參考依據(jù)，監(jiān)督部門必須對此嚴格把關：一方面，審查設計文件，并做好科學評價，而施工中若出現(xiàn)設計變更，監(jiān)督部門需嚴格確認后辦理相關手續(xù)，嚴禁出現(xiàn)隨意變更;另一方面，參考節(jié)能工程施工的相關指標，對施工方案、施工圖紙進行審查，評價施工技術的科學性與可操作性。

(3)查驗材料與設備。建筑節(jié)能工程中需要運用大量的節(jié)能材料，若保證節(jié)能材料的質(zhì)量，可有效提升整個工程的質(zhì)量，為此在施工前需對施工材料與設備進行查驗，保證其質(zhì)量符合相關規(guī)范標準。在材料與設備的購置過程中，必須要保證產(chǎn)品具有出廠證書與質(zhì)量合格證書，而節(jié)能材料則同時具備性能檢測報告，確保材料滿足高質(zhì)量要求。材料與設備正式投入施工前，監(jiān)理工程師需再次審查其質(zhì)量問題，并以正式的書面文件記錄審查結(jié)果，嚴禁不合格材料進入施工現(xiàn)場。

(4)控制施工質(zhì)量。施工過程中加強對質(zhì)量的監(jiān)督與控制意義重大，杜絕偷工減料、簡化工藝等各種不規(guī)范施工的出現(xiàn)，可促使工程如期保質(zhì)完成建設，確保工程質(zhì)量［3］。然而，施工過程相對漫長，監(jiān)理單位很難做到全程無間斷的監(jiān)督與控制，為此該過程中往往其監(jiān)督要點有如下幾方面：第一，內(nèi)容與工期的監(jiān)督，審查施工執(zhí)行內(nèi)容與設計文件是否相符，避免設計文件流于形式，監(jiān)督施工進展，確保施工能夠如期完成;第二，樣板實驗的監(jiān)督，施工中新材料與新技術的使用往往需要制定樣板間進行實驗，以供參建各方進行安全評估與認證，保證材料用于施工后無質(zhì)量問題，監(jiān)理單位需對該項實驗進行審查，確認實驗質(zhì)量。第三，抽查實體質(zhì)量，施工過程中監(jiān)理單位可不定期的進行實體抽查，比如說保溫層中板材粘貼是否牢靠、保護層是否出現(xiàn)空鼓等等。

(5)監(jiān)督竣工驗收。建筑節(jié)能工程中各節(jié)能分項較多，工程竣工后可依據(jù)分項依次進行驗收，確保各項節(jié)能施工無質(zhì)量問題。首先，要保證驗收人員具備較高的專業(yè)技能與素質(zhì)，能夠嚴格按照國家制定的驗收標準開展工作，嚴格審查節(jié)能效果與工程質(zhì)量。其次，驗收過程中需對各環(huán)節(jié)依次審查，采用實地測量方式檢驗各項指標，并真實填寫驗收報告，并確保在工程質(zhì)量達到標準要求后予以簽字。最后，若驗收中發(fā)現(xiàn)工程存在質(zhì)量問題，施工單位必須根據(jù)問題所在進行更改，監(jiān)理單位將對驗收程序進行監(jiān)督，嚴禁出現(xiàn)不規(guī)范驗收行為。

3保證建筑節(jié)能工程質(zhì)量的監(jiān)督管理對策

(1)開展建筑節(jié)能宣傳活動，增強參建單位的節(jié)能意識。自《節(jié)約能源法》出臺后節(jié)能工程建設有所增多，然而調(diào)查顯示，其中仍有較多的工程建設屬被動型，并沒有真正認識到節(jié)能工程建設的意義，從而導致工程建設中出現(xiàn)各種不規(guī)范行為。為此，政府機構(gòu)應開展建筑節(jié)能宣傳活動，幫助廣大市民正確認識節(jié)能的重要性，并以試點示范工程為例，推行先進的節(jié)能技術，為建筑行業(yè)提供先進經(jīng)驗，增強參建單位的節(jié)能意識，促使建筑節(jié)能工程建設真正的全面推行。

(2)采取專業(yè)化施工，嚴抓竣工階段的質(zhì)量驗收。節(jié)能工程施工對技術提出了更高要求，只有提高施工專業(yè)性，才能避免出現(xiàn)技術問題，有效保證工程質(zhì)量。目前，建筑工程建設多采用分包施工，施工人員素質(zhì)往往比較低，難以滿足節(jié)能施工要求，為此建設單位應選擇具有節(jié)能施工經(jīng)驗、具有較高專業(yè)性的施工單位，促使節(jié)能工程質(zhì)量有所提升［5］。與此同時，竣工后需加強質(zhì)量驗收工作，做好工程的質(zhì)量監(jiān)督，為提升工程質(zhì)量把好最后一關。

(3)構(gòu)建建筑節(jié)能檢測體系，完善質(zhì)量監(jiān)督管理體系。節(jié)能檢測主要對節(jié)能效果進行檢驗，保證各節(jié)能材料性能符合標準，建筑實體滿足施工質(zhì)量要求，對于建筑節(jié)能工程而言，節(jié)能檢測是施工過程中重要的監(jiān)督管理工作。為保證檢測結(jié)果更具說服力，需構(gòu)建節(jié)能檢測體系，由資質(zhì)檢查機構(gòu)承擔檢測工作，制定計量認證標準。此外，質(zhì)量監(jiān)督的管理體系需有所完善，建立質(zhì)量控制機制，依據(jù)監(jiān)督要點實施管理。

4結(jié)語

建筑節(jié)能工程項目的廣泛普及，降低了建筑能耗，為節(jié)約型社會的創(chuàng)建開創(chuàng)了有利條件。然而，節(jié)能工程建設中仍存在某些問題，比如說建設單位隨意更改設計、節(jié)能材料質(zhì)量得不到有效控制、節(jié)能施工存在不規(guī)范行為等。基于此，加強工程質(zhì)量監(jiān)督，以參建單位資質(zhì)、設計與方案、材料與設備、施工過程、竣工驗收等作為監(jiān)督要點，加大監(jiān)督力度，嚴格按照節(jié)能建設規(guī)范要求，避免不良行為，提升工程的建設質(zhì)量。

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能量管理策略范文第3篇

[關鍵詞]混合動力汽車，優(yōu)化，能量控制策略

中圖分類號：U336 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）14-0038-01

近些年，現(xiàn)代交通系統(tǒng)不斷完善，汽車已成為人民首選的出行工具，隨之出現(xiàn)的是石油需求不斷增長，然而石油是不可再生資源。面對日益嚴重的石油危機，全球氣候變暖等諸多問題。新能源電動車作為一種搭載清潔能源，對環(huán)境友好、對自然消耗率小的新興汽車，吸引了諸多企業(yè)。汽車制造商紛紛開始進行相關的研究。如今混合動力汽車發(fā)展迅猛，眾多汽車生產(chǎn)商將其作為公司發(fā)展新的戰(zhàn)略陣地。

混合動力汽車主要包括兩種能量流，其一是發(fā)動力的動能能量流，其二為電動機的電能量流。能量管理系統(tǒng)的目標主要是提高車輛的燃油經(jīng)濟型，減少排放，同時不削弱車輛的加速能力，爬坡能力，與此同時在成本上加以控制。理想的能量優(yōu)化控制策略能夠保證混合動力汽車在多動力源共同作用下實現(xiàn)模式切換與功率分配，使能量管理系統(tǒng)對多股動力適時切換轉(zhuǎn)變。

混合動力汽車分類多種多樣，按照發(fā)動機及點動力功率大小可分為里程延長型、雙模式型、動力輔。按照運行模式的不同，可分為發(fā)動機開/關模式型、發(fā)動機連續(xù)運行模式型。按照發(fā)動機及電動機是否布置在同一軸線上，混合動力汽車可分為單軸型與雙軸型。根據(jù)動力源數(shù)量及動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。本文主要從動力源數(shù)量分類角度，對串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車能源優(yōu)化控制策略進行分析與闡述。[1]

1.串聯(lián)型混合動力汽車主要依靠電動機提供動力，發(fā)動機帶動發(fā)電機進行發(fā)電，因此發(fā)動機只是輔助動力源。在車輛起步時，由于蓄電池電能充足，故只需蓄電池為電動機提供能量，電能傳遞到電動機，電動機經(jīng)過傳動裝置驅(qū)動車輛運動。其中發(fā)動機的主要用途是將燃料中的化學能轉(zhuǎn)變成為機械能，再次化為電能，當車輛所需的動力減小時，發(fā)動機的額外能量可帶動發(fā)電機發(fā)電將電能儲存至蓄電池中，在整個能量裝置及系統(tǒng)當中，電動機起主要作用。但是由于能源經(jīng)過多種轉(zhuǎn)換，整個過程中綜合效率比較低，所以燃油經(jīng)濟性改善有限，因此在混合動力汽車上串聯(lián)式很少見。串聯(lián)式的控制策略有恒溫模式，發(fā)動機跟蹤模式及基于規(guī)則型策略。

（1）恒溫控制：當電池剩余電量SOC低于設定的門限制值時，發(fā)動機開始工作，在最低油耗點（或者在最低排放點）處工作，發(fā)動機提供的功率一部分用于車輛行駛的驅(qū)動，另一部分向蓄電池充電，在這種模式之下，在蓄電池充放電過程中有較多的能量損失，且蓄電池要滿足所有瞬時功率要求，對發(fā)動機有利，對蓄電池不利。

（2）發(fā)動機跟蹤模式及基于規(guī)則型策略：發(fā)動機提供的功率要根據(jù)車輛所需功率變化而變化，與傳統(tǒng)汽車相似，在充放電過程中功率損失減小，發(fā)動機要在較短時間做出相應，發(fā)動機在從低到高整個負荷區(qū)間內(nèi)工作，這會影響發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性與排放性能，解決方法可采用自動無極自動變速機器CVT，通過改變CVT速比，使發(fā)動機在最小油耗線處工作，同時減少排放，上述模式結(jié)合起來，使發(fā)動機在經(jīng)濟區(qū)間內(nèi)工作，減少排放，同時電池也在高效區(qū)工作。[2-6]

2.并聯(lián)式混合動力汽車當中，車輛采用兩套獨立的傳動裝置驅(qū)動車輛運動。具有發(fā)動機單獨驅(qū)動、電動機單獨驅(qū)動、電力混合驅(qū)動三種不同工作模式。并聯(lián)式混合動力汽車作為一種將電力作為輔助動力的燃油車，當發(fā)動力所提供的功率大于汽車正常行駛、制動所欲要的能量時，發(fā)電機處發(fā)電狀態(tài)，將發(fā)動機提供的剩余能量存入蓄電池。當車輛處于加速或爬坡狀態(tài)是需要較大的驅(qū)動力，發(fā)動機與電動機共同工作，保證車輛所需驅(qū)動力。當車輛處于低速工況，如城市工況，由于發(fā)動機在此類工況下不能在經(jīng)濟工作區(qū)工作，因此由電動機提供車輛的驅(qū)動力。并聯(lián)式混合動力汽車的控制優(yōu)化策略包括邏輯門控制策略、瞬時優(yōu)化，全局優(yōu)化，智能算法四種。這里主要介紹瞬時控制策略及全局優(yōu)化控制策略。

（1）瞬時控制策略：通過實時計算發(fā)動機和電動機在不同功率分配組合和不同工作點處的瞬時燃油消耗率和排放，電動機等效油耗與發(fā)動機實際油耗合稱為名義油耗，在保證名義油耗最小的前提下，來確定最佳混合動力系統(tǒng)工作模式和工作點。具體如下，在某一時刻將電動機消耗電量折算成為發(fā)動機提供等量能量消耗的燃油和排放，再加上制動回收的能量與發(fā)動機時間消耗的燃油與排放，建立油耗模型與排放模型，計算其最小值，并將此最小值作為該工況下最優(yōu)工作點。

（2）全局優(yōu)化控制策略：應用最優(yōu)方法與最優(yōu)控制理論開發(fā)出來的混合驅(qū)動驅(qū)動力分配控制策略。建立以整車燃油經(jīng)濟性與排放為目標、系統(tǒng)狀態(tài)量為約束全局優(yōu)化模型，即動態(tài)最優(yōu)控制，運用相關優(yōu)化方法計算求得最優(yōu)的混合動力分配策略。[7-11]

3.混聯(lián)式混合動力汽車在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式及并聯(lián)式的特點，與此同時結(jié)合了上述兩種方式混合動力汽車的優(yōu)點，但在結(jié)構(gòu)上相對復雜，增加了制造成本。

混聯(lián)式的控制策略有發(fā)動機恒工作點策略和發(fā)動機最優(yōu)工作曲線策略。

（1）發(fā)動機恒工作點策略：該控制策略是指在車輛上采用行星齒輪作為傳動機構(gòu)，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不隨車輪轉(zhuǎn)速變化而變化，使發(fā)動機在最優(yōu)工作點工作，提供恒定的轉(zhuǎn)矩，剩余轉(zhuǎn)矩由機提供，在加速或爬坡時由電機提供，避免動態(tài)調(diào)節(jié)對發(fā)動機的損害，且電動機控制更加靈敏，發(fā)硬速度快。

（2）發(fā)動機最優(yōu)工作曲線策略：使發(fā)動機工作在萬有特性油耗線上，從靜態(tài)萬有特性曲線出發(fā)，在跟蹤條件決定的最優(yōu)工作曲線上工作，在所需功率或轉(zhuǎn)矩高于某個設定值時發(fā)動機才會開始工作。發(fā)動機停止工作后，離合器脫開嚙合或接合，在發(fā)電機產(chǎn)生的電流超過蓄電池所能接受的電流時或驅(qū)動電流超過電機或電池接受能力時，調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作點。[12-14]

結(jié)束語

本文系統(tǒng)論述了現(xiàn)今混合動力汽車的能量優(yōu)化控制策略并分析其利與弊，現(xiàn)今混合動力汽車由于其自身的優(yōu)越性得到了越來越多人民群眾的青睞，而能量優(yōu)化控制算法的發(fā)展將進一步提高混合動力汽車的經(jīng)濟性與動力性，從而進一步推動對混合動力汽車的發(fā)展。

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能量管理策略范文第4篇

關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；節(jié)能優(yōu)化；能量空洞；路由優(yōu)化

1引言

無線傳感器網(wǎng)絡(wireless Sensor Network，WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的微型傳感器節(jié)點組成,用一種無線通信的方式構(gòu)成一個類似于Ad-hoc的多跳的自組織通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，為了能夠更好地協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡中被監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送數(shù)據(jù)給控制方。

無線傳感器網(wǎng)絡與目前已有的移動通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、Ad-hoc網(wǎng)絡等比較起來，其特點主要有：

1.大規(guī)模部署：無線傳感器網(wǎng)絡一般由幾十到幾百個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點組成、采用無線通信、動態(tài)組網(wǎng)的方式形成多跳的移動對等網(wǎng)。無線傳感器網(wǎng)絡能使網(wǎng)絡節(jié)點分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，能夠在一定范圍內(nèi)部署大密度的節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡的在規(guī)模布置的優(yōu)點有：采集信息有較大的信噪比;監(jiān)測的精確度提高;系統(tǒng)的容錯性提高;空洞或盲區(qū)的面積減少。

2、網(wǎng)絡應用相關：無線傳感器網(wǎng)絡與傳統(tǒng)網(wǎng)絡是不同的，主要表現(xiàn)在基于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點電池管理的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法研究網(wǎng)絡協(xié)議、硬件平臺和軟件系統(tǒng)的不同。

3、電源能量有限：由于無線傳感器節(jié)點體積微小，因而節(jié)點電源容量非常有限。研究線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)能優(yōu)化技術，提高無線傳感器網(wǎng)絡的單位節(jié)點的工作時間，節(jié)省傳感器節(jié)點的能耗和采用合理的網(wǎng)絡協(xié)議達到均衡消耗網(wǎng)絡能量目的，對于延長無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期顯得尤其重要。這是無線傳感器網(wǎng)絡應用面臨的最重要的挑戰(zhàn)。

2無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結(jié)構(gòu)及能耗分析

一般來說，無線傳感器網(wǎng)絡是由成百上千個具有感知和通信功能的傳感器節(jié)點組成的。這些體積微小、價格低廉的傳感器節(jié)點主要有四個基本組成部分，包括處理器模塊、傳感器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊。

傳感器模塊通常是由兩個子系統(tǒng)組成：傳感器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。傳感器節(jié)點通過觀察和感知周圍環(huán)境信息生成模擬信號，再通過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號；微處理器和存儲器兩個子系統(tǒng)組成了處理器模塊，微處理器是用來對本地信息進行處理，存儲器是用來管理傳感器節(jié)點接收來自其它任務節(jié)點的數(shù)據(jù)；無線通信模塊通過交換信息，負責與鄰近節(jié)點進行通信；能量模塊是傳感器節(jié)點一個非常重要的組成部分，用以為其他的傳感器節(jié)點的組成部分提供能量。另外，根據(jù)網(wǎng)絡應用需要，不同的傳感器節(jié)點還可能包括定位系統(tǒng)、移動管理系統(tǒng)、能源再生系統(tǒng)等一些其他組成部件。一般傳感器節(jié)點的無線收發(fā)裝置存在發(fā)送、接收、空閑、睡眠四種工作狀態(tài)。其中。通信能耗是傳感器節(jié)點消耗能量最多的部分，數(shù)據(jù)處理能耗次之。有實驗數(shù)據(jù)顯示，節(jié)點發(fā)送1bit的信息數(shù)據(jù)所消耗電能足以處理器執(zhí)行3000條計算機指令。而發(fā)送/接收能耗又占據(jù)通信能耗的主要部分，所以降低節(jié)點的發(fā)送和接收能耗是無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能優(yōu)化技術的重要內(nèi)容?？臻e狀態(tài)也具有較高功耗，幾乎與接收狀態(tài)相同，但可以采用節(jié)點空閑/睡眠調(diào)度機制使得在無線收發(fā)裝置處于空閑狀態(tài)時，盡可能將關閉該網(wǎng)絡節(jié)點，轉(zhuǎn)換為睡眠狀態(tài)。

3無線傳感器網(wǎng)絡的主要性能評價指標

設計一個無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議的目標是，能夠建立能量有效性路徑，提高路由的容錯能力，形成可靠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制，延長網(wǎng)絡生命周期。而評價一個無線傳感器網(wǎng)絡路由設計性能的好壞，一般包含網(wǎng)絡生命期、傳輸延遲、路徑容錯性、可擴展性，魯棒性，安全性等性能指標。其中，本文主要研究的是無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點優(yōu)化技術，主要關心的是網(wǎng)絡生命周期指標。

網(wǎng)絡生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡有效生存時間和網(wǎng)絡實用價值的體現(xiàn)，這一評價指標相當程度上反映了網(wǎng)絡能耗問題?？梢圆捎玫谝还?jié)點死亡時間，即無線網(wǎng)絡從開始正常運行到第一個節(jié)點由于能量耗盡而消亡所經(jīng)歷的時間，或網(wǎng)絡分裂時間。此外，優(yōu)化路由協(xié)議，提高數(shù)據(jù)交付率，降低數(shù)據(jù)延時性等指標，都可以減少數(shù)據(jù)交付時的能量消耗，所以也可以提高這些性能指標，從而達到節(jié)能優(yōu)化的目的，延長無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的生命周期。

4無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)能優(yōu)化技術研究

4.1能量空洞問題

無線傳感器網(wǎng)絡的建立和無線網(wǎng)絡節(jié)點之間的通信不依賴于固定的通信基礎設施，通常情況下無線網(wǎng)絡節(jié)點處于未知的惡劣的環(huán)境中，通過分布式的網(wǎng)絡協(xié)議自行組網(wǎng)，同時也根據(jù)節(jié)點的增加、減少或移動，以及節(jié)點剩余能量和發(fā)射信號范圍的變化等因素，自動地調(diào)整網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。這些環(huán)節(jié)正常運轉(zhuǎn)都需要能量，通常只能依靠電池來提供有限的能量，能源無法替代也無法進行二次補充。

一般將傳感器節(jié)點由于能量耗盡等原因引起的節(jié)點不能正常工作的情況定義為節(jié)點死亡。無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點很可能會由于外界惡劣條件的影響或因自身的脆弱性或是能量不足而導致節(jié)點死亡。通常傳感器節(jié)點將數(shù)據(jù)以多跳方式傳輸給離它最近的節(jié)點，一般來說，負載較大的節(jié)點越容易早早死亡;在死亡節(jié)點附近的其它節(jié)點由于需要中繼己經(jīng)死亡節(jié)點應該承擔的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務，從而進一步加快這一區(qū)域節(jié)點的死亡速度，最終形成了一塊沒有傳感器節(jié)點覆蓋的區(qū)域，形成監(jiān)測空白，產(chǎn)生了能量空洞。

能量空洞的實質(zhì)主要在于網(wǎng)絡中某局部區(qū)域的能量消耗水平高于平均能量消耗水平。因此，研究無線網(wǎng)絡能量空洞問題，不僅要盡可能的降低無線傳感器節(jié)點自身的能量消耗，更要注重保持整個網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點間能量消耗的均衡，實現(xiàn)對網(wǎng)絡壽命的優(yōu)化。

4.2基于參數(shù)設置的能量空洞避免策略

通過對無線傳感器網(wǎng)絡的基礎參數(shù)的設置，能夠有效的避免能量空洞問題的發(fā)生。

1．設置無線基站的數(shù)目和分布：無線傳感器網(wǎng)絡中基站的作用是管理節(jié)點任務和處理從各個節(jié)點匯聚而來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此，基站一般需要擁有更強的數(shù)據(jù)處理和通訊能力以及更持久的能量，基站部署的位置和數(shù)量直接關系到無線傳感器網(wǎng)絡的應用和壽命。

2．設置基于數(shù)據(jù)融合的策略：大量的單向數(shù)據(jù)涌向基站是造成無線傳感器網(wǎng)絡能量空洞問題的重要原因。在無線網(wǎng)絡內(nèi)部采用數(shù)據(jù)融合機制可以減少單向數(shù)據(jù)流量，減輕熱點節(jié)點的負載。

3．設 置基于部署知識的非均勻分布策略：考慮能量空洞和網(wǎng)絡生命期問題，可以在部署知識的基礎上采取非均勻分布策略。比如根據(jù)距離基站由遠到近設置節(jié)點不同初始能量的非均勻分布策略，也可以根據(jù)距離基站由遠到近設置不同密度的傳感器節(jié)點分布策略，在距離基站較近范圍內(nèi)的節(jié)點密度大于距離基站較遠范圍內(nèi)的節(jié)點密度，這些增加的節(jié)點可以僅僅作為中繼節(jié)點向基站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

4.3基于路由轉(zhuǎn)移優(yōu)化的能量空洞避免策略

多路徑路由策略提高網(wǎng)絡可靠性的同時，特別適合能量受限網(wǎng)絡節(jié)點間的能量負載均衡。源節(jié)點同時維護去往目的節(jié)點的多條路徑，通過周期性的在多條路徑間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，只有當所有路徑都失效的情況發(fā)生時，才需發(fā)起路由重建。多路徑路由技術是通過使用高內(nèi)存復雜度來換取網(wǎng)絡生命期和低通信復雜度，該技術降低了路由請求頻率和數(shù)據(jù)等待延時，對于能量空洞這一影響網(wǎng)絡生命期的難題，在很大程度上得以延緩。

針對使用廣泛無線傳感器網(wǎng)絡的集中式數(shù)據(jù)收集，多跳傳輸模型和“多對一”通信方式的特征以及隨之而來的網(wǎng)絡能量空洞問題，能在全網(wǎng)范圍內(nèi)均衡能量的多路徑路由算法適用于解決該問題。該算法主要具有以下幾個特點：1.算法基于分層網(wǎng)絡模型建立，節(jié)點維護到達基站節(jié)點的最短路徑，可以保證數(shù)據(jù)包具有較低的時延；2.算法依據(jù)路徑關鍵能量構(gòu)建能量平衡網(wǎng)絡，能在節(jié)點間平衡能量，可以減緩能量空洞問題；3.算法基于局部拓撲信息，提供了局部修復機制，具有一定的容錯性和魯棒性；4.算法具有可擴展性，也可以考慮將其他性能參數(shù)作為隨機權重均衡的權值。

5 結(jié)論

無線傳感器網(wǎng)絡作為一種新型的具有廣泛應用前景的無線自適應網(wǎng)絡，如何通過降低無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的能耗來延長傳感器網(wǎng)絡的生命期，考慮基于參數(shù)設置的能量空洞避免策略，研究和設計具有負載均衡和能量感知的路由協(xié)議，來提高無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期。

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能量管理策略范文第5篇

根據(jù)應用的不同，微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)也不盡相同。但是，一般來說，基本都包含微電源、儲能、管理系統(tǒng)以及負荷四大部分。微電源一方面通過公共連接點(PCC)與大電網(wǎng)相連接，另一方面采用逆變器和負荷相連。當大電網(wǎng)工作狀態(tài)穩(wěn)定時，微電網(wǎng)負載可由大電網(wǎng)供電，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，而當大電網(wǎng)供電中斷或運行狀態(tài)出現(xiàn)問題時，則隔離開關打開，切斷微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的連接，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運行狀態(tài)。在微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的接口處均配有斷路器，并輔之以具有功率和電壓控制功能的控制器，以實現(xiàn)能量的初步管理。每一個微電源具有包括有功、無功、電壓、頻率、孤島等能量調(diào)節(jié)管理的控制方式。微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，能量管理系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的管理中心，必須具有對各種參數(shù)(系統(tǒng)電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)等)的管理功能，對微電源、儲能裝置、負荷的控制功能等。

1.1數(shù)據(jù)管理功能管理系統(tǒng)內(nèi)設數(shù)據(jù)庫，庫內(nèi)存放著各設備的標準運行數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，主要功能是記錄實時運行數(shù)據(jù)，并且利用相應的功能軟件對實時運行數(shù)據(jù)的狀態(tài)進行統(tǒng)計和分析。

1.2微電網(wǎng)運行模式管理微電網(wǎng)的運行模式分為并網(wǎng)和離網(wǎng)運行兩種情況，管理系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)要求對這兩種運行模式進行有效的切換。當微電網(wǎng)需要并網(wǎng)運行時，管理系統(tǒng)對大電網(wǎng)的運行參數(shù)進行分析，如果大電網(wǎng)運行狀態(tài)良好，管理系統(tǒng)就將微電網(wǎng)平滑地從離網(wǎng)運行狀態(tài)切換至并網(wǎng)運行狀態(tài)，而且管理系統(tǒng)開始實時地對微網(wǎng)和大電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)檢和數(shù)據(jù)分析；當管理系統(tǒng)監(jiān)測到大電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)嚴重偏離標準值時，管理系統(tǒng)視故障的嚴重程度決策運行方式，或者對大電網(wǎng)的運行參數(shù)進行一定程度的調(diào)節(jié)后，依舊保持并網(wǎng)運行，或者切斷與主網(wǎng)的聯(lián)系，進入孤島運行；當微電網(wǎng)需要進行孤島運行時，也由管理系統(tǒng)進行工作狀態(tài)的切換。以上各種切換都應是平滑地無縫切換。

1.3對微電源的控制功能利用管理系統(tǒng)對微電源的工作方式進行控制的依據(jù)是用電需求的變化，當微電網(wǎng)內(nèi)的負荷需求較小時，能量管理系統(tǒng)調(diào)低微電源的輸出功率，以達到節(jié)能的目的，而當負荷較大時，管理系統(tǒng)調(diào)高微電源的輸出功率，以滿足系統(tǒng)的要求。而當管理系統(tǒng)中的檢測數(shù)據(jù)顯示蓄電池充滿時，管理系統(tǒng)關閉微電源，利用蓄電池放電給系統(tǒng)供電。

1.4儲能裝置的管理蓄電池的工作狀態(tài)是微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的基礎。管理系統(tǒng)內(nèi)嵌SOC算法模型，實現(xiàn)對蓄電池的充放電、電壓值、功率值的管理，并根據(jù)系統(tǒng)的需要，設置相應的控制方式，從而完成蓄電池的有功功率、無功功率的調(diào)節(jié)。

1.5負荷管理微電網(wǎng)的負荷是微電網(wǎng)的用電中心，決定著微電源出力的多少，管理系統(tǒng)的責任是保持微電源與負荷之間的平衡，以確保微電網(wǎng)在負荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運行。

2能量管理系統(tǒng)功率控制策略的確定

微電網(wǎng)中的微電源大致可以分為三類：一類是可再生性能源，主要有光伏發(fā)電、風力電力、生物質(zhì)能發(fā)電等；一類是傳統(tǒng)發(fā)電模式，如柴油發(fā)電機、小水電等；另一類是新興的發(fā)電模式，如燃料電池、微型燃氣輪機等。這三類發(fā)電方式，都需要通過逆變器變換為工頻變流電，因此，基于電力電子技術的逆變器的工作狀態(tài)成為能量管理的關鍵。逆變器作為微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的接口，最主要的功能就是控制輸出的有功功率和無功功率?？刂品椒ㄖ饕蠵Q控制法、下垂(Droop)控制等，控制策略分為主從型和對等型兩種方式。本設計采用的是對等型的Droop控制法。在微電網(wǎng)中，各個分布式電源(DG)沒有主次、從屬關系，所有的微電源采取相同或不同的控制方法來參與有功或無功功率的調(diào)節(jié)，并以實際電網(wǎng)中各種實時監(jiān)測的電氣量為依據(jù)，進行系統(tǒng)電壓和頻率的協(xié)調(diào)。對等型控制框圖如圖2所示。從圖2可知，對等控制中各個微電源相互獨立，在電壓和頻率等參數(shù)進行調(diào)節(jié)的過程中，只需進行自身輸出端電氣量的監(jiān)測，不用對其他微電源的運行狀態(tài)進行衡量，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。在本設計中，每一個微電源的逆變器采用Droop控制方法，基本策略是模仿傳統(tǒng)發(fā)動機的下垂特性，通過解耦有功功率-無功功率與電壓-頻率之間的關系進行系統(tǒng)電壓和頻率調(diào)節(jié)。該方法的優(yōu)點是在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式切換時無需改變控制方式，就可維持微網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定，從而保證系統(tǒng)的有功負載進行合理的分配。

3CAN總線結(jié)構(gòu)分析

在微電網(wǎng)中，電源的種類多，其中可持續(xù)性綠色電源占據(jù)一定的比重，但是這一類電源受環(huán)境影響大，工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定，因此需要對微電網(wǎng)中的微電源進行有效地監(jiān)控，而且由于數(shù)據(jù)量大且實時性高，所以監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能必須滿足系統(tǒng)的基本要求。根據(jù)微電網(wǎng)的基本要求，本設計采用基于CAN總線的通信結(jié)構(gòu)，利用CAN總線來連接逆變器，而在通信結(jié)構(gòu)中，利用可編程邏輯器件CPLD完成DSP處理器TMS320F240與CAN控制器SJA1000之間的接口設計[2]。通訊結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，微電網(wǎng)的控制策略由DSP擔任電氣量的計算，計算結(jié)果通過CAN總線傳送至控制中心，控制中心根據(jù)相應的計算結(jié)果將控制命令通過CAN總線傳送至下位機，從而實現(xiàn)對微電源的有效監(jiān)控。

4總結(jié)