一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法技术

本发明专利技术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，包括：第一步，瞬时最优寻优函数的确定；第二步，确定复合电源需求功率；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；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；第六步，计算每个功率条件下分配给蓄电池的最优功率；第七步，应用最优参数进行整车能量管理。本发明专利技术提供的方法基于瞬时最优的控制思想，实现燃料电池汽车复合电源之间最优功率分流，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。率密度等优点。率密度等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法


[0001]本专利技术属于汽车控制系统，更确切地说，本专利技术涉及燃料电池汽车复合电源能量管理方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]第一步，瞬时最优寻优函数的确定。
[0007]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。
[0008][0009][0010]其中，P
batloss
为蓄电池功率损耗，P
caploss
为超级电容的功率损耗，I
bat
为蓄电池工作电流，R
bat
为蓄电池内阻，I
cap
为超级电容工作电流，R
cap
为超级电容等效内阻。
[0011]双向DC/DC功率损耗计算公式为
[0012]P
DCloss
＝P
cap
(1-η
DC
)
[0013]其中，P
DCloss
为双向DC/DC功率损耗，P
cap
为超级电容功率，η
DC
为双向DC/DC效率
[0014]复合电源的总输出功率P
sum
与总功率损耗P
sumloss
为
[0015]P
sum
＝P
bat
+P
cap
η
DC
[0016]P
sumloss
＝P
batloss
+P
caploss
+P
DCloss
[0017]其中，P
sum
为复合电源的总输出功率，P
sumloss
为复合电源的总功率损耗，P
bat
为蓄电池功率。
[0018]蓄电池输出功率P
bat
与超级电容输出功率P
cap
分流比例不同，对应的功率损失P
batloss
与P
caploss
也不同。所以，针对每一个复合电源输出功率P
sum
，能够找到一组最优P
bat
与P
cap
，使得总功率损耗P
sumloss
最小。最终确定瞬时最优的寻优函数为f＝min P
suloss
；
[0019]第二步，确定复合电源需求功率。
[0020]将复合电源需求功率P
sum
的最大值P
summax
在0到P
summax
之间等距离散出n个点，分别为P1、P2、P3、
…
、P
i
、
…
、P
n
，n的取值应尽可能的大，从而提高计算精度。i作为计数变量，初值为0，取值为1、2、3、
…
、n。
[0021]第三步，初始化寻优边值a、b；
[0022]第四步，基于寻优边值进行黄金分割；
[0023]两黄金分割点的计算过程为：
[0024]x
a
＝a+0.382(b-a)
[0025]x
b
＝a+0.618(b-a)
[0026]其中，x
a
、x
b
为复合电源分配给蓄电池的功率
[0027]之后计算复合电源的总功率损失P
aloss
、P
bloss
；
[0028]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
[0029]若|P
aloss-P
bloss
|＜Δ，则认为两边值相差足够小，此时
[0030]P
ibat
＝(x
a
+x
b
)/2
[0031]其中，P
ibat
为复合电源需求功率为P
i
时分配给蓄电池的功率值
[0032]P
ibat
为复合电源需求功率为P
i
时分配给蓄电池的功率值，同时，i＝i+1，返回第
②
步继续计算复合电源需求功率为P
i+1
时最优功率比。若|P
aloss-P
bloss
|＞Δ，则需更新寻优的边值，当P
aloss
≥P
bloss
时，取b＝x
b
；当P
aloss
≤P
bloss
时，取a＝x
a
，同时返回第三步继续计算；
[0033]第六步，计算每个功率条件下分配给蓄电池的最优功率
[0034]计算出复合电源需求功率为P1、P2、P3、
…
、P
i
、
…
、P
n
时应当分配给蓄电池的最优功率P
1bat
、P
2bat
、P
3bat
、
…
、P
ibat
、
…
、P
nbat
后，将其做出二维数表。在寻优工作模式下，针对不同的复合电源需求功率，通过插值计算应当分配给蓄电池的功率。
[0035]第七步，应用最优参数进行整车能量管理。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]在第三步中所述寻优的边值a＝0，b＝P
i
；在第五步中所述Δ的取值为0.00。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车复合电源瞬时最优能量管理方法，其特征在于包括下列步骤：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
batloss
为蓄电池功率损耗，P
caploss
为超级电容的功率损耗，I
bat
为蓄电池工作电流，R
bat
为蓄电池内阻，I
cap
为超级电容工作电流，R
cap
为超级电容等效内阻，双向DC/DC功率损耗计算公式为P
DCloss
＝P
cap
(1-η
DC
)其中，P
DCloss
为双向DC/DC功率损耗，P
cap
为超级电容功率，η
DC
为双向DC/DC效率复合电源的总输出功率P
sum
与总功率损耗P
sumloss
为P
sum
＝P
bat
+P
cap
η
DC
P
sumloss
＝P
batloss
+P
caploss
+P
DCloss
其中，P
sum
为复合电源的总输出功率，P
sumloss
为复合电源的总功率损耗，P
bat
为蓄电池功率，蓄电池输出功率P
bat
与超级电容输出功率P
cap
分流比例不同，对应的功率损失P
batloss
与P
caploss
也不同，所以，针对每一个复合电源输出功率P
sum
，能够找到一组最优P
bat
与P
cap
，使得总功率损耗P
sumloss
最小，最终确定瞬时最优的寻优函数为f＝min P
sumloss
，第二步，确定复合电源需求功率，将复合电源需求功率P
sum
的最大值P
summax
在0到P
summax
之间等距离散出n个点，分别为P1、P2、P3、
…
、P
i
、
…
、P
n
，n的取值应尽可能的大，从而提高计算精度，i作为计数变量，初值为0，取值为1、2、3、
…
、n，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
a
＝a+0.382(b-a)x
b
＝a+0.618(b-a)其中，x
a
、x
b
为复合电源分配给蓄电池的功率，之后计算复合电源的总功率损失P
aloss
、P
bloss
，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
aloss-P
bloss
|＜Δ，则认为两边值相差足够小，此时P
ibat
＝(x
a
+x
b
)/2其中，P
ibat
为复合电源需求功率为P
i
时分配给蓄电池的功率值，同时，i＝i+1，返回第
②
步继续计算复合电源需求功率为P
i+1
时最优功率比，若|P
aloss-P
bloss
|＞Δ，则需更新寻优的边值，当P
aloss
≥P
bloss
时，取b＝x
b
，当P
aloss
≤P
bloss<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋大凤，岳一霖，曾小华，郑琦，段朝胜，李亚朋，黄钰峰，向远贵，李敦迈，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：