动力系统的预见性节能控制

——2023内燃动力智能控制集训营（第七讲）

2023年10月28日，由中国内燃机学会主办，中国内燃机学会内燃动力智能技术分会、天津大学先进内燃动力全国重点实验室共同承办的先进内燃动力智能控制集训营（第七讲）顺利结束。来自同济大学新能源汽车工程中心助理教授洪金龙受邀作报告，报告主题为动力系统的预见性节能控制。本次课程由来自联合汽车电子有限公司的李乐老师主持。

本次课程以三个关键词为主展开介绍：“动力系统”“预见性”“节能控制”。洪金龙老师也从以下三个方面由浅入深，逻辑清晰地带我们了解预见性控制究竟是如何在动力系统中挖掘汽车节能潜力。

在“动力传动系统/ADAS地图简介”模块的讲解中：洪老师分别列举了不同的执行器转速-扭矩模型以及不同的建模方式，通过一定的动力学描述变速器原理与制动过程。随着时代进步，数字地图的发展也为预测节能控制提供了可能。基于ADAS地图常用标准以及v2协议，洪老师做出了详细介绍，并且通过列举了简单而又典型的案例，带我们了解了优化路径的规划，也讲述了通过多种插值函数来尽可能还原真实道路轮廓。

此外针对模型预测控制（MPC）的概述，洪老师也表示：由于实际系统存在各种时域约束，执行机构饱和以及执行机构相应不够快等等原因，也导致发动机存在各种各样约束。

最优控制一般状态下没有闭环解析解，通过MPC算法，将每个采样时刻重复秋节开环优化问题转换成最优控制的一个可行解，而在其中“每个采样时刻”“开环优化问题”“闭环可行解”是关键。洪老师也介绍了模型预测控制的基本特点，如滚动优化，即在每个采样时刻秋节优化控制问题。

洪老师提出智能化与数字化为车辆“节能减排提供了重大机遇”，他列举了多种场景下节能方案的实施，通过获取更多信息与智能控制算法结合达到更节能更环保的目的。他也表示利用交通与道路信息进行传动系统优化控制是重要途径，也就是现在所说的智能网联节能，未来实现车路云一体协同控制。

接下来，洪老师详细的介绍了预测节能控制的整体思路：行驶模式划分——控制框架构建——模型建立与求解——功能仿真&实车验证。建立长时域非线性MPC算法模型并求解跟车/非跟车模式下预测节能控制，实车道路验证也需要考虑多种因素，保证变量相同，经过数据筛选以及变量分析，通过数据分析，结果表明：ED-PCC相比于日常驾驶习惯以及节油驾驶，节油效果都更加优秀。洪老师也就电动车进行了详细的介绍，针对商用车接下来可以进行推广。能力分配方面也需要之后展开工作。

在课程解释后，洪老师也对大家的问题做出了讲解，目前也正在开展利用红绿灯信息减小能耗的研究，但由于红绿灯相位信息目前还未落地，只是在做一些学术上的研究。根据车辆车重等方面区分，车辆边界条件都有所不同。车辆驱动力和车速有一定预测功能，来MAP出挡位，原理上具有预见性，不同的企业有不同的需求，之后进行一些优化。根据一定发动机动力学，动力变化过程优化出挡位，不会出现换挡频繁的问题。洪老师也表示，保证动力性，又要保证制动能量，这样结束时候可以使SOC保持一定和降低油耗。

本期集训营设置有基础理论，内燃机-动力系统-车辆与集群的测量、控制与优化，自主ECU工具链及仿真测试平台三个模块共19次的课程，汇集了一大批在国内一线工作的有丰硕成果的年轻老师和工程师们。同济大学、天津大学、吉林大学、山东大学、哈尔滨工业大学等22所高校，潍柴、玉柴、重汽、上汽、广汽、东风、吉利、天津易鼎丰、天津布尔科技等20家企业，中船711研究所、北方发动机研究所、一汽无锡油泵油嘴研究所、中科院数学与系统科学研究院等7家研究院所，共四十余家单位100余名师生参加了本次集训营。