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燃料電池混合動(dòng)力汽車能量管理模型預(yù)測(cè)

最優(yōu)的燃料電池混合動(dòng)力汽車電源管理（FCHV）系統(tǒng)有3個(gè)不同的模態(tài)配置（模式），即發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)/電池放電、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)/電池充電和發(fā)動(dòng)機(jī)能量全部為電池充電。每個(gè)模式都有一個(gè)獨(dú)特條件和約束。使用合理的動(dòng)態(tài)和代數(shù)模型用于功率流管理。建立了一個(gè)超級(jí)切換系統(tǒng)模型把各子系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。基于一個(gè)性能指數(shù)（PI）的最小化提出一種混合模型預(yù)測(cè)控制策略，在每個(gè)操作模式下利用跟蹤法計(jì)算燃油經(jīng)濟(jì)性。

該策略平衡了跟蹤速度的誤差、電池電荷狀態(tài)的方差以及電力驅(qū)動(dòng)和氫燃料的燃燒，使用再生制動(dòng)進(jìn)行能量平衡。嵌入式系統(tǒng)優(yōu)化模型與Matlab的fmincon計(jì)算模式配合使用，對(duì)模式切換及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。使用替代方法，如混合整合規(guī)劃，避免了計(jì)算的復(fù)雜性；使用投影方法，逼近切換系統(tǒng)嵌入式解決方案，并使用經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)其評(píng)估。為驗(yàn)證該方法，使用3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)速度配置文件對(duì)FCHV進(jìn)行模擬:鋸齒波剖面的山坡路面、EPA城市動(dòng)態(tài)駕駛循環(huán)和新歐洲行駛循環(huán)。對(duì)驅(qū)動(dòng)循環(huán)燃料使用情況進(jìn)行比較,從而形成等效燃油量最小化的策略。

開發(fā)了燃料電池混合動(dòng)力中型轎車混合功率流模型。在模型嵌入后提出混合MPC電源管理優(yōu)化方法，采用二次規(guī)劃解決。嵌入式解決方案有效地應(yīng)用到一個(gè)逼近切換系統(tǒng)，對(duì)解決方案進(jìn)行描述和合理的實(shí)證研究，獲得預(yù)期結(jié)果。未來(lái)工作重點(diǎn)是研究燃料電池老化以及部分電池組故障等問題。

刊名：Asian Journal of Control（英）

刊期：2013年第2期

作者：Richard T.Meyer et al

編譯：祁祥