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能量管理控制策略未來發(fā)展趨勢分析

2019-01-13 16:22:03·  來源：中國汽研新能源汽車測試評價(jià)  
　
在前期我們介紹了能量管理策略，包括基于規(guī)則控制策略、基于優(yōu)化的控制策略，以及能量管理控制策略與智能交通的結(jié)合。而新能源汽車能量管理策略，作為一個(gè)繁榮的
在前期我們介紹了能量管理策略，包括基于規(guī)則控制策略、基于優(yōu)化的控制策略，以及能量管理控制策略與智能交通的結(jié)合。而新能源汽車能量管理策略，作為一個(gè)繁榮的研究領(lǐng)域，需要各種創(chuàng)新的策略，以提高車輛的性能、公眾接受程度和市場滲透率，而不僅僅是重復(fù)一些現(xiàn)有的方法。隨著優(yōu)化算法、智能交通、智能電網(wǎng)、智能城市和其他網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的進(jìn)步，能量管理未來也會獲得較大進(jìn)展。圍繞更安全、更環(huán)保、更便宜的汽車，本期我們將從不同的角度，探討電動汽車的未來發(fā)展趨勢。
 
一、優(yōu)化算法
根據(jù)前期我們的討論，每一種優(yōu)化算法都有它自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，這也是為什么能量管理沒有一個(gè)大家達(dá)到共識的控制策略。因此結(jié)合各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行互補(bǔ)組合的優(yōu)化算法是一個(gè)有意義的研究方向。新的優(yōu)化算法不斷涌現(xiàn)，其中不乏有望能運(yùn)用到能量管理中。
 
此外機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)迅速發(fā)展的領(lǐng)域，并提供了許多先進(jìn)的學(xué)習(xí)技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、貝葉斯推理和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，都可以整合運(yùn)用到能量管理控制策略中，以增強(qiáng)自主性和環(huán)境意識。
二、多目標(biāo)能量管理
現(xiàn)有的能量管理研究大多集中在單一的控制目標(biāo)上，即燃料消耗最小化。然而，還應(yīng)考慮許多其他設(shè)計(jì)問題，包括：舒適駕駛、電池健康、排放、內(nèi)燃機(jī)和電池的安全熱性能等。結(jié)合其中的一些目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)能量管理是未來的研究方向之一。
 
一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)高保真度模型，如電池退化、合適的PHEV運(yùn)行熱模型。增加的優(yōu)化目標(biāo)也會造成更更大的計(jì)算負(fù)擔(dān)，獲取有效可信的帕累托解難度增大。
 
也有研究用單目標(biāo)函數(shù)與“不太重要”目標(biāo)的約束相結(jié)合進(jìn)行簡化，也可以通過目標(biāo)加權(quán)組合簡化為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。但第一種方法在約束目標(biāo)上返回次優(yōu)結(jié)果，且加權(quán)目標(biāo)的最優(yōu)性受權(quán)重的設(shè)置影響。盡管多目標(biāo)方法已經(jīng)被應(yīng)用到凸規(guī)劃中，但為了彌補(bǔ)現(xiàn)有算法的不足，有待開發(fā)出計(jì)算效率更高的優(yōu)化算法。
多目標(biāo)能量管理
 
三、更長時(shí)間范圍
更長時(shí)間范圍能量管理
 
能量管理控制策略通常在單個(gè)駕駛循環(huán)或幾個(gè)組合的駕駛循環(huán)下進(jìn)行評估。因此，所考慮的時(shí)間范圍僅限于在相對較短的道路上行駛，但隨著智能儀表和通信技術(shù)的發(fā)展，車輛、智能家居和智能電網(wǎng)之間的交互作用將越來越大。于是產(chǎn)生了更長時(shí)間尺度(例如24小時(shí))的能量管理問題，兼顧了開車和停車的能量利用。不僅是聯(lián)合充電和道路能量管理，更復(fù)雜的車輛活動值得仔細(xì)考慮，如車輛到電網(wǎng)（V2G）和車輛到家（V2H）的能量流動，及提出一種新的研究，例如“智能車輛充電”。
 
四、更大的空間范圍
 
傳統(tǒng)能量管理是針對單一車輛進(jìn)行評估，因此空間規(guī)模相對有限。隨著智能設(shè)備、車輛對車輛(V2V)和車輛到基礎(chǔ)設(shè)施(V2X)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在提高道路通行能力和整體能效方面，將會增加車輛間的聯(lián)系及車輛編隊(duì)。編隊(duì)的概念通常與重型車輛群有關(guān)，在這些車輛群中，縱向動力學(xué)被控制以減少車輛間的距離。它也適用于共用路線和時(shí)間表的輕型車輛組。隨著車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)的發(fā)展，無線環(huán)境將與智能交通系統(tǒng)結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
 
受空間分布、車內(nèi)通信/控制、環(huán)境擾動等因素影響，編隊(duì)車輛的能量管理問題可能與單個(gè)車輛的的情況有顯著不同，但可以有力地激發(fā)創(chuàng)新甚至革命性的能量管理模式，例如多代理協(xié)作能量管理、協(xié)作預(yù)測能量管理、基于分布式模型預(yù)測控制的能量管理以及其他許多先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化能量管理。
 
此外，車輛連接的水平將促進(jìn)自動化水平不斷提高。然而，實(shí)時(shí)流量、數(shù)據(jù)、全球定位系統(tǒng)等需要大量信息才能實(shí)現(xiàn)最佳態(tài)勢感知(SAW)，這對于確保VANET的安全至關(guān)重要，這將成為一個(gè)蓬勃發(fā)展的研究領(lǐng)域。
IoV System Model
五、小結(jié)和展望
本文介紹了能量管理控制策略未來的幾個(gè)發(fā)展方向，從算法的優(yōu)化升級到時(shí)間、空間多領(lǐng)域的結(jié)合，進(jìn)一步擴(kuò)展了能量管理策略的可能性，為能耗提升提供了更多路徑。后續(xù)文章我們將以中國汽研的實(shí)際案例介紹純電動車能耗優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)，介紹在測試評價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)的駕駛風(fēng)格設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型。請關(guān)注后續(xù)文章：
■ 純電動車能耗優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究
■ 從驅(qū)動駕駛模式到整體駕駛風(fēng)格的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變
 
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