氫燃料電池電電混合汽車能量管理控制策略研究

張利新， 李雙龍， 楊杰君

(長沙中車智馭新能源科技有限公司， 長沙 410000)

目前燃料電池客車采用的是電電混合的動力方案，燃料電池為主要動力源，動力電池為輔助動力源，動力電池用來補充整車在大負荷、大功率運行情況下消耗的電能，在車輛進行制動能量回收與低功率運行時，回收燃料電池剩余電量。合理的能量管理系統(tǒng)控制策略是提高整車動力性和燃料經(jīng)濟性的關(guān)鍵。因此，制定合理的能量控制策略具有重要意義。

1 能量管理系統(tǒng)控制策略

1.1 燃料電池客車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的燃料電池客車混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 能量管理功率分配原則

大量研究數(shù)據(jù)及實車道路試驗表明，車輛的運行工況、燃料電池頻繁啟停和變載，對燃料電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性有重要影響。在能量管理控制策略的設(shè)計過程中，要盡量減少燃料電池系統(tǒng)頻繁變載、過載、啟停工況的時間或次數(shù)。

1) 根據(jù)動力電池SOC和整車實際需求功率，通過目標功率與SOC滯環(huán)控制策略，計算出當前SOC下燃料電池輸出功率的初值，避免停車補電。

2) 通過動力電池SOC的變化幅度來修正燃料電池的目標功率值。

3) 始終限制燃料電池最大目標功率值，不允許超過動力電池當前允許的最大充電功率和燃料電池允許的最大輸出功率兩者中的最小值。

4) 當燃料電池處于峰值功率點工作狀態(tài)時，為避免車輛在長下坡、緊急制動等極端工況下，制動能量回收的電流過大而導致動力電池輸入過流問題，需限制電機的部分制動能量回收，使燃料電池系統(tǒng)的輸出電流加上電機能量回收電流的總和不超過動力電池最大的允許輸入電流，以降低安全風險，延長使用壽命。……