瞬时优化最佳能耗控制策略的核心是建立动力系统燃料消耗等价函数,根据等价函数来确定一个周期内驱动电机的需求功率如何在燃料电池系统和动力电池系统之间分配,从而使得动力系统瞬时燃料消耗量最小。 瞬时优化最佳能耗控制策略以功率跟随控制策略为基础,其核心是在每个控制周期内对系统的能量分配进行瞬时优化,即决定驱动电机的功率需求如何在燃料电池系统和动力电池之间分配,尽可能地提高汽车的经济性。 当燃料电池电动汽车工作时,控制系统需要根据当前t时刻动力电池的SOC,来确定下一时刻燃料电池系统是否向动力电池充电。等价氢气消耗函数建立的理论基础是,在t时刻,动力电池处于放电状态时,燃料电池系统和动力电池同时向驱动电机输出功率,为了保证动力电池SOC处于 SOCaim附近,需要在未来向动力电池充电;与之相反,当t时刻,动力电池处于充电状态时,燃料电池系统向动力电池和驱动电机同时输出功率,动力电池需要在未来时刻放电从而使SOC回到 SOC附近瞬时优化最佳能耗控制策略是在保证整车动力性能的前提下,结合燃料消耗等价函数,在每个周期内决定驱动电机的需求功率如何在燃料电池系统和动力电池中分配,从而实现经济性能的改善。其具体控制策略规则如下。
(1)停车及怠速阶段根据动力电池SOC来判断燃料电池系统是否需要向动力电池充电。
(2)启动阶段动力电池向燃料电池系统输出功率,直至达到燃料电池暖机动温度,再根据驱动电机需求功率决定燃料电池系统是否输出功率。
(3)正常行驶阶段此阶段可分为四种情况:动力电池输出功率,燃料电池以小功率输出;燃料电池系统和动力电池混合驱动,功率分配比根据瞬时优化函数决定;燃料电池系统输出功率满足驱动电机功率需求,同时给动力电池充电;
燃料电池系统单独工作,动力电池SOC处于较为稳定状态,燃料电池系统处于最佳工况点。
(4)制动阶段动力电池和燃料电池系统均不向驱动电机输出功率,此时可根据当前动力电池SOC状态将驱动电机的制动能量进行回收。
三种能量控制策略比较见表19-1。
除此之外,学者们在功率跟随控制策略的基础之上,根据不同的燃料电池电动汽车,结合模糊控制、遗传算法、神经网络算法等先进算法,提出了许多新的控制策略。
