氫燃料電池汽車的實時最優控制

氫燃料電池汽車的實時最優控制

氫燃料電池汽車混合動力系統的能量管理策略是燃料電池動力系統設計的主要方面。通過實時分配氫燃料電池和輔助能源的能量輸出，減少氫燃料電池發動機的動態負荷，優化氫燃料電池發動機工作區域，使動力系統效率最優。常用的能量管理策略一般分為瞬時優化能量管理策略和全局優化能量管理策略。前者只能得到局部最優解，后者雖然能夠得到全局最優解，但是在優化過程中需要有汽車在整個駕駛循環工況下的速度分布。對此，開發出了利用動態規劃方法優化氫燃料電池汽車能量管理的全局優化策略。

利用動態規劃方法優化氫燃料電池汽車的能量管理策略之前，需要建立氫燃料電池汽車動力系統的能量流模型。并將整個駕駛循環劃分為步長為1s的多階段。由于動態規劃方法是一種多階段決策優化方法，因而不需要整個駕駛循環工況下的速度分布，但需要對氫燃料電池汽車下一階段的速度進行預測，以計算需求功率。優化時，將氫燃料電池的荷電狀態和每個階段的能量消耗作為輸入變量，將氫燃料電池荷電狀態的上下限，以及氫燃料電池輸出功率和輔助能源輸出功率的上下限作為約束條件。優化目標為整個駕駛循環內的能量消耗。優化結果能夠得到使整個駕駛循環內能量消耗最小的氫燃料電池各階段達到最優控制軌跡。通過仿真方法對利用動態規劃方法優化能量管理策略和傳統全局優化能量管理策略進行對比，結果顯示，在高速公路燃油經濟性駕駛循環工況和城市道路駕駛循環工況下，利用動態規劃方法的能量管理策略使H2消耗分別減少1.6%和0.45%。

Carla Majed et al. SAE 2016-01-1390.

編譯：張振偉