[发明专利]一种混合动力系统能量管理策略的改进算法

说明书

本发明属于混合动力系统能量管理技术领域，解决了混合动力系统中蓄电池在充放电过程中SOC到达平衡值附近时，燃料电池和蓄电池的主动调节功率变化幅度大并且频率高，影响电池的使用寿命的问题。提供了一种混合动力系统能量管理策略的改进算法，建立基于等效消耗最小化策略的算法模型；对算法模型中的复合等效因子进行设置；将实时的蓄电池剩余电量、实时的燃料电池的需求功率和给定的蓄电池剩余电量预期平衡值输入算法模型中；算法模型输出燃料电池的参考功率，并与实时的燃料电池的电压作商后得到燃料电池的参考电流。本发明通过减小蓄电池在剩余电量预期平衡值附近时的功率变化幅度，降低了蓄电池自身的能量消耗。

技术领域

本发明属于混合动力能量管理技术领域，具体涉及一种混合动力系统能量管理策略的改进算法。

背景技术

在燃料电池混合动力系统的能量管理策略中，传统等效消耗最小化策略(ECMS)的优化算法目标函数为：

F＝min{(P_FC+λ·P_Bat)·Δ_t}

式中P_FC为燃料电池在采样时间段内的参考功率，P_Bat为蓄电池在采样时间段内的参考功率，因为每次采样时间较短，所以将每次采样时的功率值作为采样时间段内的平均功率值；Δ_t为采样时间，λ为等效因子。λ的表达式为：

式中μ为系数，用来反映充电和放电过程，SOC表示电池的剩余电量。

通过等效因子λ可以表达蓄电池的等效能量消耗，λ的值越大，蓄电池的等效消耗越多，此时使用蓄电池放电将消耗更多的能量，因此在功率分配时应更多地使用燃料电池，减少蓄电池的功率输出。λ的值越小，蓄电池的等效消耗越小，因此在功率分配时应更多地使用蓄电池，减少燃料电池的功率输出。综上所述，通过等效因子λ可以将蓄电池SOC保持在预期的范围内。

上述算法中，当蓄电池SOC在平衡值附近波动时，解得P_Bat的值只有或者导致在蓄电池在充放电过程中SOC到达平衡值附近时，燃料电池和蓄电池的主动调节功率变化幅度大并且频率高，影响燃料电池和蓄电池的使用寿命。

上述算法中，因为蓄电池内阻的特性，原有算法控制的蓄电池大幅度的功率变化导致该策略的实际能量消耗比策略预期多。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种混合动力系统能量管理策略的改进算法。

本发明采用如下的技术方案实现：一种混合动力系统能量管理策略的改进算法，包括以下步骤：

S1：基于燃料电池混合动力系统的特点，建立基于等效消耗最小化策略的算法模型；

S2：离线情况下，对算法模型就行循环调参，确定算法模型目标方程中的复合等效因子；

S3：实时采集蓄电池的剩余电量SOC和负载的功率P_load并进行预处理，给定蓄电池的剩余电量预期平衡值SOC_Target，并同经预处理后得到的蓄电池的剩余电量SOC和负载的需求功率输入算法模型中；

S4：在线情况下，算法模型输出燃料电池的参考功率P_FC，并对燃料电池的参考功率P_FC进行预处理；

S5：实时采集燃料电池的电压U_FC，并与预处理后的燃料电池的参考功率P_FC作商后得到燃料电池的参考电流I_FC；

S6：混合动力系统中的燃料电池根据步骤S5中的燃料电池的参考功率P_FC和参考电流I_FC运行。