燃料电池混合动力客车的离线优化设计方法



燃料电池混合动力客车的离线优化设计方法

研究了氢燃料电池混合动力客车的动力传动系统和能源管理策略的优化方法。对动力传动系统的优化目标是车辆在一个标准行驶循环下，实现动力传动系统组件的成本最小化。动力传动组件设计的优化参数是电机、控制器和电池组的不同模型和尺寸，优化的约束条件是最高时速最少可达到80km/h，起步加速至50km/h的最大加速时间不能超过12s。由于车辆的结构、变速器以及一些辅助系统对于不同的车辆都保持着相似的架构，所以优化目标函数即动力系统成本的最小化，在满足优化约束条件的前提下，采用了直接对比选择不同组件的总成本估计。

完成动力系统的优化后，对能源管理策略进行优化。优化目标是在车辆行驶循环中，氢燃料电池的总消耗量实现最小化。在车辆行驶过程中，由于电池组的电荷状态需要保持在一定范围内，不能全部被消耗掉，所以电池组一直处于充电和放电交替进行的过程。借助于ADVISOR软件，将电池组的电荷状态转化为优化参数，还可以将电荷状态的允许范围也作为优化参数。电荷状态是一个瞬态参数，使整车的能源控制遵循这个电荷状态值，从而确定电池组和燃料电池在瞬态时的能源利用匹配策略。

通过动力系统和能源管理系统两部分的优化，降低了燃料电池混合动力汽车的成本，并且显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

编译：吴玉杰