[发明专利]一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略

说明书

本发明的目的是提供一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略，其技术方案在于，根据车载复合电源控制系统建立整车控制模型后，将需求功率分为不同的频率段，然后根据不同的频率段由不同的能源类型进行承担，最后，使用粒子算法对改分配策略进行优化，以获得多能量功率分配的最优控制策略。本发明在满足整车负载需求的前提下，更好的保护了燃料电池并充分发挥三个能量的优势；并且本发明采用自适应滤波器代替传统的定值滤波，更好的发挥了超级电容在快速提供瞬时大功率的作用并对其充放电过程加以保护；同时，本发明采用粒子群算法对控制策略中的模糊控制器进行了参数优化，在降低燃料电池功率波动和减小氢气消耗方面控制效果更好。

技术领域

本发明属于复合电源电动汽车领域，特别涉及一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略。

背景技术

随着能源危机和大气污染问题的日益严峻，具有零排放、无污染、低噪音等优势的新能源汽车发展迅速。为了增加新能源汽车的续航里程，普遍选择燃料电池作为其主要能量源。但是在车辆加速起动时负载功率波动较为剧烈，容易对燃料电池内部电化学结构造成冲击进而缩短其寿命，而且燃料电池无法吸收制动能量，不利于新能源汽车的节能。因此选取锂电池和超级电容作为辅助能量源，在车辆起动和加速的时候提供额外的动力以降低负载功率波动对燃料电池的冲击，并吸收制动能量提高整车的燃料经济性。

现有的如中国专利申请：CN201811435188.7，公开了《电动汽车复合电源功率分配的协同控制方法》。在该文献中，阐明了其技术核心为“在协同控制的过程中，分别建立了蓄电池、超级电容器及双向升降压变换器的等效电路模型之后，进一步建立复合电源系统的状态方程；之后基于滑模算法设计电流滑模控制的级联控制方案”，达到“使得超级电容器吸收负载的突变，同时限制蓄电池功率需求，使蓄电池和超级电容器之间保持了最佳功率平衡，复合电源在外部负载扰动和超级电容器电压变化的情况下具备较强的鲁棒性”的优点。

可见，在现有技术中，对于复合能源的分配策略，多集中在多能源在工作中的“功率平衡”上。由于锂电池和超级电容的引入，使得整车能量管理较为复杂，如何协调多个能量源的输出使得燃料电池冲击和氢气消耗最小成为了一个棘手的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略，能将负载功率合理分配给燃料电池、锂电池、超级电容三种动力源，同时达到延长燃料电池使用寿命和节省氢气消耗量的目的。

为了达到以上目的，一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略，其技术方案在于，根据车载复合电源控制系统建立整车控制模型后，将需求功率分为不同的频率段，然后根据不同的频率段由不同的能源类型进行承担，最后，使用粒子算法对改分配策略进行优化，以获得多能量功率分配的最优控制策略。

具体的，一种运用粒子算法优化的复合电源电动汽车功率分配策略，包括以下步骤：

S1:根据车载复合电源控制系统建立整车控制模型；其中，车载复合电源包括：用于提供主要负载需求的燃料电池和提供辅助暂态负载需求的锂电池和超级电容；

S2:根据S1步骤中所建立的整车控制模型实时获取车辆的需求功率；

S3:根据三能量源特性不同，采用基于频率分离的方法将S2步骤中获取的需求功率分为了高、中、低三个频率段并分别由燃料电池、锂电池、超级电容承担；

S4:使用粒子群算法对S3步骤中控制策略参数进行离线优化，实现需求功率的最优分配。

所述S4步骤进行离线优化的过程为：

设置两个模糊控制器，并采用粒子群算法对上述两个模糊控制器进行优化，，实现其模糊划分点的自动寻优：

对于第一个模糊控制器，优化目标函数为：