[发明专利]氢燃料电池汽车基于等效氢耗最小的能量管理方法

说明书

本发明公开了氢燃料电池汽车基于等效氢耗最小的能量管理方法，实时获取氢燃料电池汽车中的离电池的SOC以及车辆负载需求功率Pload；将蓄电池的SOC和负载需求功率Pload作为输入量送入到预先设置的等效氢耗量计算的目标函数中；以设置的约束条件对目标函数进行多变量有约束最优值求解，得到等效氢耗最小时的锂电池功率和燃料电池功率，以等效氢耗最小时的锂电池功率和燃料电池功率进行功率控制。本发明的优点在于：对燃料电池混合动力系统的燃料电池功率、动力电池功率进行功率分配，实现燃料电池能量管理的最优选择，增加续航能力，实现燃料经济性；实现在同等条件下的最小氢耗量，实现燃料经济性。

技术领域

本发明涉及新能源汽车能量管理领域，特别涉及一种氢燃料电池汽车基于等效氢耗最小的能量管理方法。

背景技术

氢燃料电池汽车是一种用车载燃料电池装置产生电能作为动力的新能源汽车。目前，绝大部分汽车都以汽油、柴油为燃料，不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气造成了严重的大气污染。为应对此资源问题和环境问题，因此未来新能源汽车将成为主要的交通工具。燃料电池储氢系统中氢罐的容量有限，氢气的合理利用也成了燃料电池技术中很重要的一步。

目前，燃料电池混合动力系统的能量管理控制策略主要有开关控制策略和功率跟随控制策略两大类。开关控制策略的优点是稳定，有利于增加系统寿命，但是缺点也是比较明显：这种策略车辆会出现动力性受限；但是跟随模式的控制相当复杂，这种控制模式中，燃料电池系统需要能够提供车辆驱动的平均功率，所以一般适用于电堆功率较大的电电混合系统。在实际的过程中上述两种方案均存在一定的缺陷，因此，本文提出的等效氢耗最小的能量管理策略，能够优化燃料电池系统和动力电池系统的功率分配，实现燃料电池能量管理的最优选择，实现在同等条件下的最小氢耗量，实现燃料经济性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供氢燃料电池汽车基于等效氢耗最小的能量管理方法，能够优化燃料电池系统和动力电池系统的功率分配，实现燃料电池能量管理的最优选择，增加续航能力，实现燃料经济性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：氢燃料电池汽车基于等效氢耗最小的能量管理方法，实时获取氢燃料电池汽车中的离电池的SOC以及车辆负载需求功率Pload；

将蓄电池的SOC和负载需求功率Pload作为输入量送入到预先设置的等效氢耗量计算的目标函数中；

以设置的约束条件对目标函数进行多变量有约束最优值求解，得到等效氢耗最小时的锂电池功率和燃料电池功率，以等效氢耗最小时的锂电池功率和燃料电池功率进行功率控制。

预先设置的等效氢耗量计算的目标函数为:

分别求出氢燃料电池的等效氢耗、锂电池的等效氢耗，将两者相加并作为目标函数。

氢燃料电池的等效氢耗的计算公式为：

其中燃料电池的氢耗量，氢气的摩尔质量，N_cell为电堆中电池的数目，F为阿伏伽德罗常数，t是时间，I_FC为燃料电池的电流；

锂电池氢耗的等效计算为：当P_ba(t)＞0时，当P_ba(t)＜0时，其中P_ba(t)为锂电池的需求功率，m_ba(t)为锂电池氢耗量，m_average为燃料电池平均氢耗量，p_average为燃料电池的平均功率，η_dis为锂电池放电效率，η_chg为锂电池充电效率。

对目标函数进行多变量有约束最优值求解是指基于约束条件求取目标函数的最小值所述约束条件为