基于多模型控制的燃料電池汽車混合動力系統(tǒng)優(yōu)化研究.pdf

1、內(nèi)燃機動力體現(xiàn)了整整一個世紀人類智慧的精華，但它致命的弱點是造成環(huán)境污染，而且世界的石油資源已日益枯竭，內(nèi)燃機很難從根本上擺脫這一被動的不利局面。開發(fā)電動汽車，在能源環(huán)保形式日益嚴峻的情況下倍受矚目。燃料電池電動汽車（FCEV）是20世紀70年代產(chǎn)生而最近10年興起開發(fā)的一種高效、清潔、零污染的車型。以質(zhì)子交換膜燃料電池為動力源的汽車稱為燃料電池電動汽車，而整車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及能量管理策略則是整個燃料電池電動汽車研究的熱點及關(guān)鍵技術(shù)。

2、 本文正是以開發(fā)研究燃料電池電動汽車為背景，以燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)為研究對象，從燃料電池電動汽車的電電混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，基于Advisor平臺建立了電電混合動力系統(tǒng)的基本模型，并提出基于多模型切換控制的動力系統(tǒng)能量管理策略，仿真計算結(jié)果證明了該控制策略的有效性。本文主要研究成果如下： （1）提出了一種燃料電池電動汽車三能源電電混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即采用燃料電池系統(tǒng)、磷酸鐵鋰電池組及超級電容器組共同構(gòu)成混合動力系統(tǒng)，

3、在分析各能源特性及動力系統(tǒng)構(gòu)型的基礎(chǔ)上優(yōu)化了電電混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計和確定了整車基本性能指標及動力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)；基于Advisor平臺，以模塊化的方式對動力系統(tǒng)每個子部件進行建模，在整車車輛模型研究的基礎(chǔ)上，建立了整個電電混合動力系統(tǒng)的仿真模型。 （2）針對難以用一個單一模型及控制方法來描述整個動力系統(tǒng)行為的問題，提出基于多模型切換控制的動力系統(tǒng)能量管理優(yōu)化策略。通過對電電混合動力系統(tǒng)在不同工作模式（啟動模式、加速爬坡模式

4、、巡航模式及減速制動模式）下的能量管理模式及功率分配關(guān)系進行研究，設(shè)計了基于模糊監(jiān)督規(guī)則的動力系統(tǒng)能量流多模型切換控制策略。 （3）由于燃料電池系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)偏軟的特性將導(dǎo)致整車動力性不足，故在建立的動力系統(tǒng)能量流多模型基礎(chǔ)上，提出了動力系統(tǒng)能量管理與燃料電池系統(tǒng)控制綜合優(yōu)化方案，即在加速爬坡模式下，有針對性的設(shè)計了燃料電池系統(tǒng)輸出功率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制策略，提高了整車的動力性能。 （4）對燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)常用能量管

5、理策略及本文提出的基于多模型切換控制的能量管理策略進行了分析比較，仿真結(jié)果表明，嵌入基于多模型切換控制的動力系統(tǒng)能量管理策略后，整車燃料經(jīng)濟性指標相比嵌入功率跟隨模式控制策略的經(jīng)濟性指標降低了3．3%。提出燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)混合度的概念，并對不同結(jié)構(gòu)及混合度的動力系統(tǒng)進行了仿真計算，基于仿真結(jié)果對整車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及混合度做了進一步優(yōu)化。 綜上所述，本文以燃料電池電動汽車電電混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及能量管理策略為優(yōu)化對象，提出了一