1.課題概述
整個系統可以劃分為如下幾個模塊。

其中，能量管理模塊其包括：MPC控制器模塊，驅動扭矩模塊等。動力模型，包括：蓄電池模塊，發電機模塊，電動機模塊，汽油電機模塊，EMS發動機管理模塊，PEU功率集成模塊。

2.系統仿真結果
（完整程序運行后無水?。?/p>

加入MPC控制器之后，系統將優先使用電池模塊能源，因此SOC下降更快。

通過MPC控制之后，系統的功耗更小，更節能。

目標值更小。

3.核心程序與模型
版本：MATLAB2022a

4.系統原理簡介
混合動力汽車通常由發動機、電動機、蓄電池等多個動力源組成，可以根據不同的行駛工況實現多種工作模式的切換，以提高燃油經濟性和減少排放。混合動力系統的主要組成部分包括：

蓄電池模塊：作為能量存儲裝置，為電動機提供電能，并在制動時回收能量。

發電機模塊：在發動機驅動下發電，為蓄電池充電或直接為電動機提供電能。

電動機模塊：將電能轉化為機械能，驅動車輛行駛。

汽油電機模塊（發動機）：燃燒汽油產生動力，驅動車輛行駛或帶動發電機發電。

EMS 發動機管理模塊：對發動機的運行進行控制和管理，包括燃油噴射、點火時機等。

PEU 功率集成模塊：將電動機、發電機和發動機的功率進行集成和分配，實現混合動力系統的高效運行。

4.1 MPC 控制器原理
MPC 是一種基于模型的控制策略，它通過預測系統未來的行為，并根據優化目標和約束條件來確定當前的控制動作。在混合動力 EMS 能量管理系統中，MPC 控制器根據車輛的行駛狀態、動力需求和電池狀態等信息，預測未來一段時間內的系統行為，并優化發動機和電動機的功率分配，以實現燃油經濟性、排放性能和駕駛性能等多目標的優化。

MPC 控制器需要建立一個準確的系統預測模型，以預測未來的系統行為。在混合動力 EMS 能量管理系統中，預測模型通常包括車輛動力學模型、發動機模型、電動機模型、蓄電池模型等。這些模型可以通過物理建模、實驗數據擬合或機器學習等方法建立。

MPC 控制器的優化目標通常包括燃油經濟性、排放性能、駕駛性能等多個方面。約束條件則包括發動機和電動機的功率限制、蓄電池的充放電限制、車速限制等。通過合理設置優化目標和約束條件，可以實現混合動力系統的高效運行和多目標優化。

MPC 控制器的求解通常采用優化算法，如二次規劃（Quadratic Programming，QP）、動態規劃（Dynamic Programming，DP）等。這些算法可以在滿足約束條件的前提下，求解最優的控制動作，使系統性能達到最優。

4.2 能量管理模塊
MPC 控制器模塊是能量管理系統的核心部分，它根據車輛的行駛狀態和動力需求，預測未來一段時間內的系統行為，并優化發動機和電動機的功率分配。MPC 控制器模塊通常包括預測模型、優化目標和約束條件、求解算法等部分。

驅動扭矩模塊根據 MPC 控制器的輸出結果，確定發動機和電動機的驅動扭矩，以滿足車輛的動力需求。驅動扭矩模塊通常包括扭矩分配策略、扭矩協調控制等部分。

4.3 動力模型
蓄電池模型通常采用等效電路模型或電化學模型來描述蓄電池的充放電特性。等效電路模型簡單直觀，易于實現，但精度相對較低；電化學模型精度較高，但計算復雜度較大。蓄電池模型的主要參數包括電池容量、內阻、開路電壓等。

發電機模型通常采用數學模型或實驗數據擬合的方法來描述發電機的發電特性。發電機模型的主要參數包括發電效率、輸出功率等。

電動機模型通常采用數學模型或實驗數據擬合的方法來描述電動機的驅動特性。電動機模型的主要參數包括電機效率、輸出扭矩等。

發動機模型通常采用物理模型或實驗數據擬合的方法來描述發動機的燃燒特性和動力輸出特性。發動機模型的主要參數包括發動機功率、燃油消耗率、排放特性等。

EMS 發動機管理模塊對發動機的運行進行控制和管理，包括燃油噴射、點火時機、氣門正時等。EMS 發動機管理模塊通常采用基于模型的控制策略或經驗公式來實現對發動機的優化控制。

PEU 功率集成模塊將電動機、發電機和發動機的功率進行集成和分配，實現混合動力系統的高效運行。PEU 功率集成模塊通常采用電力電子技術和控制策略來實現功率的集成和分配。