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

1、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力體現(xiàn)了整整一個(gè)世紀(jì)人類智慧的精華，但它致命的弱點(diǎn)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(jī)很難從根本上擺脫這一被動(dòng)的不利局面。開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車，在能源環(huán)保形式日益嚴(yán)峻的情況下倍受矚目。燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）是20世紀(jì)70年代產(chǎn)生而最近10年興起開(kāi)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(dòng)力源的汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車，而整車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及能量管理策略則是整個(gè)燃料電池電動(dòng)汽車研究的熱點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)。

2、 本文正是以開(kāi)發(fā)研究燃料電池電動(dòng)汽車為背景，以燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象，從燃料電池電動(dòng)汽車的電電混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，基于Advisor平臺(tái)建立了電電混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本模型，并提出基于多模型切換控制的動(dòng)力系統(tǒng)能量管理策略，仿真計(jì)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(dòng)汽車三能源電電混合動(dòng)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(jí)電容器組共同構(gòu)成混合動(dòng)力系統(tǒng)，

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

4、、巡航模式及減速制動(dòng)模式）下的能量管理模式及功率分配關(guān)系進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了基于模糊監(jiān)督規(guī)則的動(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)偏軟的特性將導(dǎo)致整車動(dòng)力性不足，故在建立的動(dòng)力系統(tǒng)能量流多模型基礎(chǔ)上，提出了動(dòng)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(duì)性的設(shè)計(jì)了燃料電池系統(tǒng)輸出功率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制策略，提高了整車的動(dòng)力性能。 （4）對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)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(jìn)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(dòng)力系統(tǒng)能量管理策略后，整車燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)相比嵌入功率跟隨模式控制策略的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)降低了3．3%。提出燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)混合度的概念，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)及混合度的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，基于仿真結(jié)果對(duì)整車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及混合度做了進(jìn)一步優(yōu)化。 綜上所述，本文以燃料電池電動(dòng)汽車電電混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及能量管理策略為優(yōu)化對(duì)象，提出了一