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        燃料電池汽車最優(yōu)模糊控制器的設(shè)計

        2016-12-07 06:11:02
        汽車文摘 2016年10期
        關(guān)鍵詞:鋰電池燃料電池總線

        燃料電池汽車最優(yōu)模糊控制器的設(shè)計

        電動汽車雖然有利于減輕環(huán)境污染,但成本較高且行駛距離受限?;旌蟿恿ζ嚁U展了行駛距離,但仍需要燃燒大量的化石能源。而燃料電池汽車可以兼具兩者的優(yōu)點。汽車行駛過程中的功率需求不是一個定值,僅采用獨立的燃料電池系統(tǒng)作為動力源,不能滿足汽車的瞬態(tài)功率需求。因此,將燃料電池系統(tǒng)與能量存儲系統(tǒng)(如鋰電池)相結(jié)合,可提高燃料電池汽車性能。由于燃料電池和鋰電池具有不同的動態(tài)特性,因此需要合適的能量管理系統(tǒng)對燃料電池系統(tǒng)、鋰電池和驅(qū)動系統(tǒng)之間的功率流進行控制管理。經(jīng)典的控制方法需要對整個汽車具有深刻的了解,并建立精確的數(shù)學(xué)模型。而采用模糊邏輯控制方法,則可以利用試驗數(shù)據(jù)和總結(jié)經(jīng)驗對該復(fù)雜系統(tǒng)進行建模,并進行模糊控制。本文基于模糊邏輯控制方法,同時考慮不同駕駛條件產(chǎn)生的影響,設(shè)計一種最優(yōu)模糊控制器,用以在保證汽車性能的前提下,改善其燃油經(jīng)濟性。

        在燃料電池汽車動力系統(tǒng)中,燃料電池通過1個直流-直流轉(zhuǎn)換器與電路總線相連,鋰電池直接與電路總線相連,電路總線通過1個直流-交流轉(zhuǎn)換器與交流電機相連,交流發(fā)電機驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。在設(shè)計最優(yōu)模糊控制器之前,需要確定汽車主要部件的最佳參數(shù)?;旌蟿恿ο到y(tǒng)較為復(fù)雜,部件較多,因而利用參數(shù)化設(shè)計方法確定主要部件的最佳參數(shù),優(yōu)化參數(shù)包括燃料電池燃料轉(zhuǎn)換器的最大功率、電機的最大功率、電池組的數(shù)量,優(yōu)化算法采用粒子群優(yōu)化算法。設(shè)計最優(yōu)模糊控制器時,控制器既要能夠感知汽車當前行駛狀態(tài),還要預(yù)測汽車下一步的行駛狀態(tài)。利用全球定位系統(tǒng)或智能交通系統(tǒng)確定汽車當前的行駛速度、加速度和轉(zhuǎn)向角,利用統(tǒng)計和和聚類分析的方法對汽車下一步的行駛狀態(tài)進行預(yù)測。控制器則根據(jù)獲得的上述信息,對燃料電池系統(tǒng)、鋰電池和驅(qū)動系統(tǒng)之間的功率流進行控制。對設(shè)計的最優(yōu)模糊控制器進行后向仿真,即從車輪的功率需求開始仿真,直到燃料電池系統(tǒng)。仿真共選擇了3種循環(huán)工況,即聯(lián)邦測試循環(huán)工況(FTP)、十五工況(ECE-EUDC)和城市循環(huán)工況(TEH-CAR)。仿真結(jié)果顯示,采用所提出的最優(yōu)模糊控制器,在各種駕駛條件下均獲得較好的經(jīng)濟性。

        刊名:Sharif University of Technology(英)

        刊期:2015年第4期

        作者:M.Kandi-D

        編譯:李臣

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