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燃料電池混合動力客車的離線優(yōu)化設(shè)計方法

研究了氫燃料電池混合動力客車的動力傳動系統(tǒng)和能源管理策略的優(yōu)化方法。對動力傳動系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)是車輛在一個標(biāo)準(zhǔn)行駛循環(huán)下，實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)組件的成本最小化。動力傳動組件設(shè)計的優(yōu)化參數(shù)是電機(jī)、控制器和電池組的不同模型和尺寸，優(yōu)化的約束條件是最高時速最少可達(dá)到80km/h，起步加速至50km/h的最大加速時間不能超過12s。由于車輛的結(jié)構(gòu)、變速器以及一些輔助系統(tǒng)對于不同的車輛都保持著相似的架構(gòu)，所以優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)即動力系統(tǒng)成本的最小化，在滿足優(yōu)化約束條件的前提下，采用了直接對比選擇不同組件的總成本估計。

完成動力系統(tǒng)的優(yōu)化后，對能源管理策略進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化目標(biāo)是在車輛行駛循環(huán)中，氫燃料電池的總消耗量實現(xiàn)最小化。在車輛行駛過程中，由于電池組的電荷狀態(tài)需要保持在一定范圍內(nèi)，不能全部被消耗掉，所以電池組一直處于充電和放電交替進(jìn)行的過程。借助于ADVISOR軟件，將電池組的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為優(yōu)化參數(shù)，還可以將電荷狀態(tài)的允許范圍也作為優(yōu)化參數(shù)。電荷狀態(tài)是一個瞬態(tài)參數(shù)，使整車的能源控制遵循這個電荷狀態(tài)值，從而確定電池組和燃料電池在瞬態(tài)時的能源利用匹配策略。

通過動力系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)兩部分的優(yōu)化，降低了燃料電池混合動力汽車的成本，并且顯著提高了能源的利用效率。

刊名：Transportation Research（英）

刊期：2014年第2期

作者：Joao Ribau et al

編譯：吳玉杰