[发明专利]一种燃料电池混合动力功率优化方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池混合动力功率优化方法，步骤1：建立燃料电池混合动力系统模型；步骤2：实时优化能量控制方法。本发明提供的一种燃料电池混合动力功率优化方法，当SOC低于10%时，惩罚因子K_soc增大，瞬时优化能量控制管理策略倾向于燃料电池堆对外输出能量;当SOC升至50%时，惩罚因子K_soc降低，此时燃料电池能量输出成本提高，能量控制管理策略更倾向于使用蓄电池供能；随着惩罚的进行，当SOC趋近70%，混合动力系统处于最优能量分布状态。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池混合动力功率优化方法，属于新能源汽车能量管理技术领域。

背景技术

目前，在我国雾霾天气已经严重影响人们的生活和工作，其中在大部分城市的雾霾构成中，汽车尾气的贡献率约为1/4。新能源汽车是解决这些问题的有效手段之一。

燃料电池是一种高效、环境友好新型发电装置，它和蓄电池可以组合成一种新能源混合动力，这种动力运用在汽车上就能克服纯蓄电池汽车的缺陷，而其排放几乎为零。

因此，对于混合动力系统来说，控制策略的高效是最大化混合动力功率的关键所在。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种燃料电池混合动力功率优化方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种燃料电池混合动力功率优化方法，包括如下步骤：

步骤1：建立燃料电池混合动力系统模型；

步骤2：实时优化能量控制方法。

作为优选方案，所述步骤1中燃料电池混合动力系统采用串联型混合动力结构，燃料电池堆通过DC/DC变换器向总线提供行驶所需功率，蓄电池作为辅助功率源，在加速和低速匀速等瞬态工况起辅助动力作用，同时对再生制动能量进行回收。

作为优选方案，所述步骤1中系统模型包括：

1.1：燃料电池性能模型，在燃料电池/蓄电池混合动力中，燃料电池堆单体个数为145个，堆中燃料电池并联条数为1条，燃料电池单体有效面积为769cm2；

1.2：镍氢蓄电池模型，采用85Ah的镍氢蓄电池，单体额定电压为6V，电池组模块数为61，功率最低位－10kW，最高位10kW；采用Rint等效电路模型，等效为一个可变电压源和一个可变内阻串联而成；

1.3：电动机模型，如果不考虑车辆前后轴的负荷转移，可将其看成一个刚体；选择55kW的三相异步交流感应电机；电动机最高转速为10000rad/min，最大转矩200N〃m，最大限流480A，最小限压120V；

1.4：DC/DC模型，选择非隔离式升压斩波DC/DC变换器，并采用PWM电流控制模式；当输出功率P＞10kW时，DC/DC平均效率为96.5％以上。

作为优选方案，所述步骤2包括如下步骤：

2.1：瞬时等效燃料消耗函数；

2.2：惩罚因子K_soc修正；

2.3：当SOC低于10％时，惩罚因子K_soc增大，瞬时优化能量控制管理策略倾向于燃料电池堆对外输出能量；

当SOC升至50％时，惩罚因子K_soc降低，此时燃料电池能量输出成本提高，能量控制管理策略更倾向于使用蓄电池供能；

随着惩罚的进行，当SOC趋近70％，混合动力系统处于最优能量分布状态。