一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法

技术领域

本发明属于汽车控制系统，更确切地说，本发明涉及燃料电池汽车复合电源能量管理方法。

背景技术

近年来，石油资源短缺，环境污染问题日益严峻，燃料电池汽车作为一种新能源汽车，凭借良好的动力性与经济性，成为一种优秀的解决方案。

传统的单动力源或双动力源燃料电池汽车系统储能方案，控制相对简单，但难以兼顾寿命、经济性等因素。而燃料电池-蓄电池-超级电容复合电源系统构型，拥有良好的功率密度与能量密度，能够充分发挥各电源的优势，提高车辆日常行驶要求的动力性和经济性，逐渐成为燃料电池汽车的发展趋势。

但是复合电源系统彼此间存在复杂的耦合关系，工作模式多，控制自由度高，若复合电源能量管理方法不够合理高效，将难以实现各电源之间最优功率分流、发挥系统优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有燃料电池汽车复合电源功率分配方法难以实现系统经济性最优的问题，提供了一种基于局部瞬时最优的复合电源瞬时最优能量管理方法。

第一步，瞬时最优寻优函数的确定。

首先确定瞬时最优寻优函数，蓄电池与超级电容的功率损耗，计算过程如下式所示。

其中，P

双向DC/DC功率损耗计算公式为

P

其中，P

复合电源的总输出功率P

P

P

其中，P

蓄电池输出功率P

第二步，确定复合电源需求功率。

将复合电源需求功率P

第三步，初始化寻优边值a、b；

第四步，基于寻优边值进行黄金分割；

两黄金分割点的计算过程为：

x

x

其中，x

之后计算复合电源的总功率损失P

第五步，确定当前复合电源需求功率下分配给蓄电池的功率

若|P

P

其中，P

P

第六步，计算每个功率条件下分配给蓄电池的最优功率

计算出复合电源需求功率为P

第七步，应用最优参数进行整车能量管理。

根据蓄电池与超级电容SOC确定瞬时最优的工作区间，维持二者之间的电量平衡，是基于瞬时最优思想进行能量管理的必要前提。

按照蓄电池与超级电容SOC的不同，将复合电源划分成不同的工作模式。其中，蓄电池与超级电容中等SOC时为寻优工作模式，该工作模式下按照瞬时最优能量管理策略进行功率输出，其他工作模式采用单一能量源进行功率输出。

在第三步中所述寻优的边值a＝0，b＝P

复合电源划分的不同工作模式包括寻优工作模式和其他工作模式，其他工作模式包括驱动模式和制动模式，驱动模式包括超级电容输出模式和蓄电池输出模式，制动模式包括超级电容回收模式和蓄电池回收模式，工作模式判定如下：

为使得寻优工作模式能够工作于较宽的SOC区间，同时不影响蓄电池与超级电容的输出与能量回收，设定蓄电池与超级电容SOC的处于高值SOC

驱动模式下，当超级电容SOC

本发明提出了一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明提供了的一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法是在燃料电池功率跟随控制策略下，确定燃料电池与蓄电池、超级电容的功率分配后，基于瞬时最优的控制思想，实现蓄电池与超级电容之间最优功率分流，实现复合电源系统的最优能量管理。解决了复合电源耦合度高，控制策略复杂的问题，充分发挥了复合电源燃料电池汽车的高能量密度和功率密度等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为复合电源瞬时最优寻优工作模式流程图；

图2为复合电源瞬时最优能量管理策略工作模式判断图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明提供了一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法，在燃料电池功率跟随控制策略下，确定燃料电池与蓄电池、超级电容的功率分配后，基于瞬时最优的控制思想，实现蓄电池与超级电容之间最优功率分流，实现复合电源系统的最优能量管理。

参阅图1，本发明所述的一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法包括下列步骤：

第一步，瞬时最优寻优函数的确定

首先确定瞬时最优寻优函数，蓄电池与超级电容的功率损耗，计算过程如下式所示。

其中，P

双向DC/DC功率损耗计算公式为

P

其中，P

复合电源的总输出功率P

P

P

其中，P

蓄电池输出功率P

第二步，确定复合电源需求功率

将复合电源需求功率P

第三步，初始化寻优边值a、b；

第四步，基于寻优边值进行黄金分割；

两黄金分割点的计算过程为：

x

x

其中，x

之后计算复合电源的总功率损失P

第五步，确定当前复合电源需求功率下分配给蓄电池的功率

若|P

P

其中，P

P

第六步，计算每个功率条件下分配给蓄电池的最优功率

计算出复合电源需求功率为P

表1蓄电池的最优功率表

参阅图2，复合电源瞬时最优能量管理策略工作模式判断包括下列步骤，

根据蓄电池与超级电容SOC确定瞬时最优的工作区间，维持二者之间的电量平衡，是基于瞬时最优思想进行能量管理的必要前提，按照蓄电池与超级电容SOC的不同，将复合电源划分成不同的工作模式，其中，蓄电池与超级电容中等SOC时为寻优工作模式，该工作模式下按照瞬时最优能量管理策略进行功率输出，其他工作模式采用单一能量源进行功率输出。

为使得寻优工作模式能够工作于较宽的SOC区间，同时不影响蓄电池与超级电容的输出与能量回收，设定蓄电池与超级电容SOC的处于高值SOC

驱动模式下，当超级电容SOC