基于庞特里雅金最小值原理的燃料电池混合动力汽车电池管理

基于庞特里雅金最小值原理的燃料电池混合动力汽车电池管理

燃料电池混合动力汽车的许多问题都与电池的工作电流有关（如电池过热、电池材料的物理结构不稳定等），所有这些问题都可能导致燃料电池混合动力汽车电池出现安全问题（如电池爆炸和热失效等），从而引起公众对燃料电池混合动力汽车的焦虑和担忧。本研究的目标是优化燃料电池混合动力汽车电池系统，通过采用电池管理策略，使其运行在安全电流范围内，提高电池包的安全性，通过电池状态控制提高电池的使用效率。

考虑到电池电流约束、电池性能和电池健康等因素，基于庞特里雅金最小值原理（PMP）提出了燃料电池混合动力汽车电池管理系统。PMP应用于电池管理策略，进而优化汽车运行时燃料和电池间的能量分配。在PMP中，电池电流耦合和燃料消耗控制作为两个约束函数。基于PMP的电池管理策略能缓解电池健康状态的衰减。对电池电流消耗、状态分析和健康状态进行了模拟仿真。

对电池工作中每个时刻的有效电量进行估计，进而提高电池的健康状态。放电量和放电深度对电池的健康状态都有影响。PMP电池管理包括对电池电流约束和电池性能分析。当电池工作电流超过20A，约束函数开始参与PMP电池管理策略。燃料电池堆中将分配较多的能量，而电池组中分配的能量将减少，这样可保证电池在允许的电流约束范围内工作。在考虑电池约束和不考虑电池约束的两种状态下，对燃料电池混合动力汽车电池管理系统进行了循环试验和比较分析。结果表明，考虑电池电流约束时电池的健康状态较好；考虑电流约束的电池管理可减轻燃料电池混合动力汽车电池的退化。目前，越来越多的研究将考虑电池大小、延长电池使用寿命、更广使用范围等因素。

YoichiHorietal.SAE 2015-01-1217.

编译：王维