电动车辆复合电源系统集成管理基础

1.新颖，本书对电动车辆混合电源系统近五年来的新方法、新理论进行了概述。

2.全面，书中内容涵盖新能源汽车复合电源基础、复合电源系统关键部件性能研究、建模、系统参数匹配优化及多种的能量管理控制策略等。

3.实例，本书将理论与实际案例的结合，以建模仿真案例展示复合电源优化的系统参数及控制策略。

本书对近些年来电动车辆复合电源系统中的新方法、新技术进行了概述，详细介绍了电动车辆复合电源系统的关键部件性能实验、建模理论、参数匹配和实时能量管理策略，叙述了复合电源系统台架试验搭建与验证方法。

本书注重理论与实际案例的结合，内容新颖、图文结合、通俗易懂，可作为从事电动车辆领域科研和工程技术人员的参考资料，也可作为高等院校教师、研究生和高年级学生教学教材与参考用书。

熊瑞，北京理工大学，副教授，长期从事电动汽车、动力电池和多电源集成管理的基础理论和工程应用研究。

出版有《电动汽车原理与构造》《动力电池管理系统核心算法》等图书。

第1章  新能源汽车复合电源系统概述  / 001

1.1 国家新能源汽车发展战略和规划 
/ 001

1.2 电动汽车电源需求  /
010

1.3 复合电源系统  / 013

第2章  电源系统部件特性建模研究  / 022

2.1 实验平台介绍  / 022

2.2 部件性能实验  / 024

2.3 动力电池建模方法  /
029

2.4 超级电容建模方法  /
044

第3章  基于规则的参数匹配与能量管理策略  / 051

3.1 车辆工作模式  / 051

3.2 基于规则的参数匹配方法 
/ 052

3.3 基于规则的复合电源能量管理策略 
/ 064

第4章  系统参数与能量管理策略的协同优化  / 080

4.1 优化目标  / 080

4.2 基于动态规划的能量管理策略 
/ 081

4.3 基于动态规划的复合电源参数匹配方法 
/ 088

4.4 基于动态规划的规则能量管理策略研究 
/ 091

4.5 基于遗传算法优化的能量管理策略 
/ 104

第5章  能量管理策略的实时优化与在线标定  / 112

5.1 能量管理应用的工况识别 
/ 112

5.2 基于模型预测控制的能量管理策略 
/ 132

5.3 基于强化学习的能量管理策略 
/ 141

第6章  快速控制原型仿真与策略验证  / 154

6.1 半实物仿真介绍  /
154

6.2 基于xPC-Target的复合电源RCP仿真平台  / 155

6.3 RCP仿真实验及结果分析 
/ 161

6.4 展望  / 165

附录  常用变量  / 167

参考文献  / 173

发展节能与新能源汽车是国际共识，也是我国的战略性新兴产业和“中国制造2025”确立的重点领域。据中国汽车工业协会统计，我国新能源汽车2017年全年产销量分别达到79.4万辆和77.7万辆，连续三年位居全球第一，目前累计推广总量已突破200万辆。显然，新能源汽车产业迎来了前所未有的重大发展机遇，与此同时带动了动力电池系统产业的迅猛发展。然而，当前的动力电池系统技术难以同时兼顾高比功率、高比能量和低温高启动功率的多重要求，开发动力电池和超级电容等组成的复合电源系统已成为一种有效的解决途径。

本专著依托北京理工大学电动车辆国家工程实验室多年来在新能源汽车领域的设计与开发中的相关积累，结合2008年北京奥运会、2010年上海世博会和2010年广州亚运会中电动车辆的成功示范应用经验，并在筹备2022年北京冬奥会电动车辆新技术储备的基础上，详细讲述了电动车辆复合电源系统集成管理相关理论与技术。第1章剖析了国家新能源汽车发展战略和规划以及复合电源系统集成管理的技术要点。第2章详细介绍了复合电源系统关键部件实验平台搭建、实验方案设计与特性分析，系统分析了动力电池、超级电容和DC/DC变换器的工作特性及建模理论。作为系统集成管理的基础，第3章阐述了多种复合电源系统参数匹配优化方法。第4章和第5章深入地论述了基于规则策略的、基于全局优化的、基于实时优化和工况识别技术的多种复合电源系统能量管理方法，并结合具体实例进行对应算法的模型构建与系统仿真分析。第6章从半实物仿真验证角度论述了基于xPC-Target环境的复合电源系统集成管理验证方法。秉承理论与实践相结合的理念，力求能够更好地为读者所理解，本书在进行理论内容讲解时使用了许多具体的实例。本书虽然聚集动力电池和超级电容组成的复合电源系统，但阐述的理论和方法对于动力电池、超级电容、燃料电池、发动机、电动机等多种类型能量与动力源协同管理问题也具有较好的适用性。

本专著由熊瑞副教授和何洪文教授共同完成，何洪文教授负责此书的总体框架，熊瑞副教授负责全书的撰写和统稿。书稿资料的整理是由课题组博士生陈铖、陈欢、田金鹏、王春、王榘、杨瑞鑫，硕士生段砚州、靳琪、李幸港、李琳琳、林倩、刘晓炜、马骕骁、潘悦、王侃、吴舒婕等共同完成，曹家怡、王熠、张潇华、张硕和刘伟为全书提供了部分撰写材料与修改，在此向他们表示感谢。在本书的编写和修改过程中得到重庆大学刘永刚教授、哈尔滨理工大学吴晓刚教授以及北京交通大学鲍谚副教授与牛利勇副教授的大力帮助和指导，并为本书的定稿做了大量细致认真的审阅和修改工作，在此表示特别感谢。

此著作经过多年酝酿和努力，笔者力图将该领域国内外最新的研究进展以及课题组在新能源汽车能量管理方面的研究成果与心得体会奉献给同仁和读者，助力我国在该领域的创新与进步，推动行业技术发展。虽经多次修改，但仍有不尽如人意之处，主要是有些工作仍然没有结束，有些理论与技术还在探讨，自然谬误也难以避免。望读者体谅笔者初衷，欢迎通过电子邮件（rxiong@ieee.org）进行沟通，提出批评与斧正意见，共同推动我国新能源汽车电源管理的研究与开发工作快速发展。

熊瑞

北京