基于NSGA-II燃料電池城市客車能量管理策略優(yōu)化

董德寶， 楊 琨， 樊海梅， 熊金峰， 陳 濤， 彭 程

(金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司， 江蘇 蘇州 215026)

在氫燃料電池電電混合動力城市客車能量管理策略設計過程中，需要綜合考慮燃料電池(電堆)的性能、壽命，動力電池的性能、循環(huán)壽命，整車動力性、經(jīng)濟性等因素。主機廠一般依靠實地采集的路譜數(shù)據(jù)，通過研發(fā)人員的經(jīng)驗或仿真手段來設計能量管理策略，往往無法兼顧以上因素，因此在前期策略制定過程中，需要采取優(yōu)化手段來解決這一問題。

本文利用Simulink對某10.5 m氫燃料電池電電混合動力城市客車的能量管理策略進行仿真分析，采用NSGA-II算法對設計的目標功率點進行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的能量管理策略應用于實車。

1 能量管理策略設計

1.1 整車參數(shù)及使用工況

海格研發(fā)的某款10.5 m氫燃料電池城市客車采取電電混合動力模式。整車主要參數(shù)如下：整車總質(zhì)量17 000 kg，整備質(zhì)量12 400 kg，迎風面積7.6 m，燃料電池發(fā)動機額定功率60 kW，動力電池能量55 kW·h、額定容量96 A·h，電機額定功率100 kW，電氣附件平均功率2 kW。

為設計能量管理策略，本文采集了該車運營線路的路譜，如圖1所示。單圈運營時長約85 min，包含70 min的行車工況及15 min的停車工況，里程25 km。

圖1 設計工況路譜

1.2 能量管理策略設計

燃料電池混合動力車可以選用的能量管理策略有規(guī)則控制策略、優(yōu)化控制策略和人工智能控制策略三種。目前采用的主要是規(guī)則控制策略，包括開關模式控制策略和功率跟隨式控制策略。本文燃料電池發(fā)動機可長期穩(wěn)定輸出功率范圍為10～60 kW，不支持頻繁開關機，功率穩(wěn)定時長要求超過5 min。……