论文部分内容阅读
针对传统内燃机汽车的节能减排,难以取得质的突破;相比而言,燃油消耗低且更加环境友好的新能源汽车是未来汽车发展的重要方向。其中燃料电池汽车能够提供电池电动汽车那样的环境效益,且行驶范围更长,加氢时间短;然而,燃料电池的耐久性,成为当前燃料电池汽车产业化的主要棘手问题。为了提高燃料电池汽车经济性的同时保证燃料电池系统耐久性,本文以控制燃料电池系统衰退速率为前提设计插电式燃料电池汽车能量管理策略。主要工作为:(1)分析燃料电池汽车不同的混合驱动模式,选定燃料电池系统加动力电池的混合驱动模式,针对驱动系统以整车基本参数和性能指标为基础对驱动电机、动力电池、燃料电池系统和传动系进行参数匹配设计。(2)建立插电式燃料电池汽车整车仿真模型,设计内外双层的能量管理控制结构,包括内层优化动力电池目标功率和外层以燃料电池系统电压衰退速率反馈控制优化燃料电池系统输出功率。通过Matlab/Simulink搭建整车仿真模型,采用循环工况仿真验证整车模型有效性,为能量管理策略进一步研究奠定基础。(3)针对插电式燃料电池汽车电量保持模式下能量管理模块内层控制采用ECMS策略对动力电池目标功率进行优化,通过仿真对比基于规则的优化策略验证所设计的ECMS策略有效性。在ECMS策略的基础上仿真分析采用燃料电池系统输出电压衰退速率反馈控制燃料电池系统输出功率的优化效果,结果表明相比固定不变的功率限制,反馈控制能够兼顾控制燃料电池系统电压衰退速率与内层ECMS策略优化整车经济性的优化效果。(4)当行驶里程预知时,设计基于行驶里程优化的ECMS策略使插电式燃料电池汽车在全里程保持电量消耗模式,仿真结果表明相比传统CD-CS模式能够进一步提高整车经济性。当行驶里程未知时,设计基于工况预测的ECMS策略,结合马尔科夫蒙特卡洛模拟预测驱动电机未来需求功率,通过动态规划使ECMS策略实现整车等效氢气消耗量在预测时域内最小达到局部优化,与未采用预测的ECMS仿真结果相比提高了燃料电池汽车经济性。(5)为了解决能量管理策略对长上坡工况的适应性,设计基于坡度预测的长上坡能量管理优化,通过车载导航系统预测前方的长上坡工况并通过提前限制动力电池放电使通过长上坡过程中动力电池SOC处在合理的范围从而保障动力电池健康同时不牺牲燃料电池系统耐久性。