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基于電池壽命保護(hù)的燃料電池混合動(dòng)力汽車超前和實(shí)時(shí)混合模式能量管理

目前，使用動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)化的整車包括混合動(dòng)力汽車（HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）和基于單獨(dú)電池的純電動(dòng)汽車?；诘湫腿剂想姵睾碗姵氐牟咫娛交旌蟿?dòng)力汽車（FCPHEV），提出了能量管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能量分解方法和超前控制方法。

研究中主要考慮了兩個(gè)方面：①在汽車加速、制動(dòng)的操作中減少大功率的需求；②將電池的最低功率限制到規(guī)定的最低水平，防止電池能量的過(guò)度消耗。為了減少高功率需求，能量管理系統(tǒng)使用了超前控制方法，使用小型多功能試驗(yàn)貨車的縱向運(yùn)動(dòng)模型，論證和解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，使用線性求解方法，包括氫/電力使用的比率和大功率的預(yù)期需求。整個(gè)控制系統(tǒng)無(wú)需預(yù)先了解車輛的運(yùn)動(dòng)信息，因此該實(shí)時(shí)執(zhí)行系統(tǒng)適用于真實(shí)的車輛運(yùn)行情況。

介紹了FC-PFEV控制算法，提出了用于能量管理的FC-PFEV縱向力模型，該模型包括能量模型、燃料電池/電池組效率模型。使用FC-PFEV縱向力模型對(duì)電池壽命保護(hù)的能量管理問(wèn)題進(jìn)行公式化處理，包括高功率放電的超前控制和實(shí)施功率分解。對(duì)超前控制問(wèn)題的求解，為確定超高功率放電順序，提出了實(shí)時(shí)高效簡(jiǎn)單代數(shù)求解方法；對(duì)于實(shí)施功率分解問(wèn)題，選用非線性規(guī)劃的加強(qiáng)型線搜索算法。

電池組高功率放電的主要原因是車輛的加速過(guò)程，選擇應(yīng)用比較廣泛的駕駛循環(huán)包括：美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的高加速度駕駛循環(huán)（US06）、新歐洲行駛循環(huán)（NEDC）和日本10/15模式駕駛循環(huán)（J1015）。仿真對(duì)比分析上述3個(gè)循環(huán)工況：①驗(yàn)證使用超前算法的燃料電池產(chǎn)生的電力；②分析電力系統(tǒng)效率，降低對(duì)整個(gè)實(shí)時(shí)能源管理系統(tǒng)的影響；③與一個(gè)典型的基于規(guī)則的能源管理方法對(duì)比能量，以提高效率。

以上3種不同駕駛循環(huán)工況的比較表明，在維持電池組最低預(yù)期能量的前提下，與基于規(guī)則的能量管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，所提出的實(shí)時(shí)優(yōu)化方法能夠節(jié)省氫燃料5%；高功率需求的減少和能量消耗的限制使能量管理系統(tǒng)能夠保護(hù)電池壽命。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2013年第221期

作者：Sousso Kelouwani et al

編譯：何云廷