燃料电池混合动力汽车能量管理模式研究

知识点三、燃料电池混合动力汽车能量管理模式研究

1.基于工况的控制策略研究

如果针对单一的道路类型进行策略的设计和研究,就会形成单一的控制规则集,这种控制思想忽略了道路类型、拥堵情况以及驾驶状况等给车辆能量管理带来的影响。在这种控制规则之下,车辆的能量管理系统不可能对能量分配和消耗进行最优的控制管理,从而影响整车的燃料消耗水平、续航里程以及车辆在不同道路条件下的动态性能。因此,我们提出了基于道路类型、拥堵水平以及行车趋势的多个模糊控制规则子集下的控制思路。从而达到车辆在不同道路状态下以及不同驾驶趋势下都能够有良好的表现。

例如,在高速路上的加速、减速都是采取的小力矩来实现的,而且加减速持续时间都有其特点。如果一味地采取与普通道路上相同的策略,势必造成车辆提速、减速过猛(这是由于力矩的模糊控制领域等级不变、控制规则不变造成的),同时也会无谓地增加更多的燃料消耗。而采取上面提出的控制思路,就会根据高速路上的行车特点和驾驶趋势判断,给出合适的力矩变化的领域等级,同时在与其相适应的控制规则下进行能量的控制和管理,以降低燃料的消耗、提升乘坐舒适感,使车辆行驶更加安全可靠。

2.基于控制对象的控制策略研究

通过对车辆的控制目标的分析,可以看到燃料电池混合动力汽车是通过对两个能量源匹配,进行能量流动的。因此,以哪个能量源为主进行控制就成为一个问题。目前,按照燃料电池和蓄电池之间分配的控制策略来分,可分为功率跟随式和开关式两种控制模式。功率跟随式的基本思想是:当电池荷电状态在容许范围内时,燃料电池应在某一设定的范围内输出功率,输出功率不仅要满足车辆驱动的要求,还要为电池组充电,该功率称为均衡功率(对电池进行了补充使电池在最佳荷电状态)。开关式的基本思路是:对燃料电池氢气消耗量进行最优控制,即以最低氢气消耗为目标调节燃料电池在某一工作点工作,该工作点是整个燃料电池组的最佳效率点。

燃料电池混合动力汽车能量管理控制策略模式的比较见表8-2。

表8-2　燃料电池混合动力汽车能量管理控制策略模式的比较