氫燃料電池電電混合客車功率智能控制優(yōu)化

李桉楠

(揚州亞星客車股份有限公司， 江蘇 揚州 225116)

氫燃料電池電電混合客車動力單元的功率調(diào)整目前主要采用模糊控制方案，但現(xiàn)有模糊控制方案中沒有將模糊控制優(yōu)勢與實際經(jīng)驗充分結(jié)合，無法真正發(fā)揮其控制的節(jié)能優(yōu)勢。此外，功率控制效果一般只對應(yīng)動力電池某種初始SOC狀態(tài)，但實際工況中可能存在多種SOC狀態(tài)，單一的初始SOC狀態(tài)不足以體現(xiàn)其控制有效性。

本文提出一種燃料電池功率智能控制優(yōu)化方案，以實現(xiàn)多SOC狀態(tài)的節(jié)能效果。

1 控制方案優(yōu)化

該城市客車長10.5 m，最大總質(zhì)量18 000 kg，采用質(zhì)子交換膜氫燃料電池和鋰電池作為動力源，其中燃料電池額定輸出功率為80 kW，磷酸鐵鋰電池額定能量為109.3 kW·h。

1.1 原控制方案

原功率控制方案采用Fuzzy模糊控制方式，輸入變量為動力電池SOC和整車瞬時需求功率占最大可輸出功率百分比，最大可輸出功率為所有用電滿負荷功率之和。動力電池SOC論域為[0,100]，論域為[0,100]。為便于后續(xù)其他車型移植，選取燃料電池需求輸出功率占其額定功率的百分比作為輸出，的論域為[0,100]。

對輸入輸出進行模糊化，模糊集合名稱采用英文縮寫表示，如S為Small，M為Middle，B為Big，V為Very。設(shè)計SOC的模糊子集為{S1,S2,M,B1,B2},采用trapmf函數(shù)和trimf函數(shù)作為變量隸屬函數(shù)。的模糊子集為{S1,S2,S3,M1,M2,M3,B1,B2,B3}，也采用trapmf函數(shù)和trimf函數(shù)作為變量隸屬函數(shù)。的模糊子集為{S1,S2,M1,M2,B1,B2}，只采用trimf函數(shù)作為變量隸屬函數(shù)。模糊控制器輸入輸出變量的分布如圖1～3所示。

圖1 SOC模糊子集的隸屬度分布

圖2 a模糊子集的隸屬度分布

圖3 c模糊子集的隸屬度分布