Due to the complexity of a multimode plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) powertrain, the energy management strategy of the said powertrain is a prime candidate for the application of optimal control methods. This article presents a predictive control strategy for optimal mode selection and powertrain control for a multimode PHEV capable of real-time control. This method utilizes predictions of future vehicle behavior in order to plan an optimal path of vehicle powertrain modes that minimizes energy consumption. This article also presents the integration of the developed optimal mode control strategy with an optimal powersplit strategy using nonlinear model predictive control to create a real-time integrated predictive powertrain controller (IPPC) responsible for all aspects of multimode PHEV powertrain supervisory control. The IPPC provides a real-time optimal solution to address the major challenge of a multimode HEV powertrain control: an integrated discrete and continuous optimization. Testing in simulation has shown the IPPC to be capable of reducing PHEV energy consumption by 4%–10% across real-world and standard drive cycles. In addition, the presented IPPC was deployed onto a rapid prototyping embedded controller where on-road, real-time testing has shown the IPPC to be capable of providing an energy reduction of 5%, thus confirming the energy savings observed in simulation.

中文翻译：

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多模式插电式混合动力汽车的集成预测动力系统控制

由于多模式插电式混合动力汽车 (PHEV) 动力系统的复杂性，该动力系统的能量管理策略是应用最优控制方法的主要候选者。本文介绍了一种用于能够实时控制的多模式 PHEV 的最佳模式选择和动力系统控制的预测控制策略。该方法利用对未来车辆行为的预测来规划车辆动力系统模式的最佳路径，从而最大限度地减少能源消耗。本文还介绍了开发的最佳模式控制策略与使用非线性模型预测控制的最佳功率分配策略的集成，以创建负责多模式 PHEV 动力系统监控所有方面的实时集成预测动力系统控制器 (IPPC)。IPPC 提供实时优化解决方案来解决多模式 HEV 动力系统控制的主要挑战：集成的离散和连续优化。模拟测试表明，IPPC 能够在现实世界和标准驾驶循环中将 PHEV 能源消耗降低 4%–10%。此外，所展示的 IPPC 被部署到一个快速原型设计嵌入式控制器上，其中在路上的实时测试表明 IPPC 能够提供 5% 的能源减少，从而证实了在模拟中观察到的节能。模拟测试表明，IPPC 能够在现实世界和标准驾驶循环中将 PHEV 能源消耗降低 4%–10%。此外，所展示的 IPPC 被部署到一个快速原型设计嵌入式控制器上，其中在路上的实时测试表明 IPPC 能够提供 5% 的能源减少，从而证实了在模拟中观察到的节能。模拟测试表明，IPPC 能够在现实世界和标准驾驶循环中将 PHEV 能源消耗降低 4%–10%。此外，所展示的 IPPC 被部署到一个快速原型设计嵌入式控制器上，其中在路上的实时测试表明 IPPC 能够提供 5% 的能源减少，从而证实了在模拟中观察到的节能。