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基于ECMS的氢电混合动力公交车能量管理策略研究
| 论文题名： | 基于ECMS的氢电混合动力公交车能量管理策略研究 |
| 关键词： | 氢-电混合动力公交车;能量管理策略;自适应等效氢耗最小策略;动态规划 |
| 摘要： | 氢-电混合动力系统具有效率高、零排放、噪声小等优点，是未来新能源汽车的重点发展方向。为解决氢燃料电池单独使用时的动态响应慢、无法回收制动能量等问题，将氢燃料电池与动力电池组成氢-电混合动力系统，以充分发挥各自优势。而制定合理的能量管理策略是改善经济性、优化氢燃料电池输出特性的重要途经。本文以氢-电混合动力公交车为研究对象，针对等效氢耗最小策略采用SOC反馈时惩罚函数存在惩罚过度和最优等效因子获取等问题，对氢-电混合动力系统的ECMS策略进行了优化研究。主要研究内容如下: (1)针对能量管理策略的优化研究需要，确定了本文研究的氢燃料电池和动力电池的氢-电混合动力拓扑结构;建立了车辆纵向动力学模型及氢-电混合动力系统各关键部件的数学模型，并进行相应简化;基于数学模型使用MATLAB搭建了氢-电混合动力公交车模型并进行了有效性验证，仿真结果显示所搭建模型的百公里氢耗为8.2kg,与实车测量数据的相对误差为2.5％,满足精度要求，可以用于后续能量管理策略的仿真研究。 (2)针对采用固定SOC参考值反馈的A-ECMS策略的惩罚过度问题，通过理论分析惩罚函数设计中的缺点，并以运动学区间中计算得到制动回收能量更新SOC参考值，提出基于可变SOC的A-ECMS策略。在NEDC工况和实车采集工况下，以前文建立的氢-电混合动力公交车模型为研究对象，通过对比优化前后的仿真结果表明，本章所提策略的经济性实现3.93％的优化，同时能够保持电量平衡。 (3)针对惩罚函数设计复杂的的问题，通过理论分析得出等效因子的物理意义并对瞬时等效因子进行了简化，提出综合DP算法与ECMS策略获取瞬时最优等效因子,统计归纳平均最优等效因子与电量维持水平的关系，以此设计A-ECMS策略。在多种工况下的仿真结果表明，基于全局优化的ECMS策略较前述策略在经济性上实现4.3％的优化，同时能够保持电量平衡，达到近似动态规划最优控制结果，实现了进一步优化目标。 |
| 作者： | 陈建伟 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 白书战 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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