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原文传递协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法

专利名称：	协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法
摘要：	本发明涉及一种协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，该方法建立在以燃料电池和超级电容为动力源，并通过直流/直流变换器、直流/交流逆变器与电动机相连的混合动力系统，该控制策略通过构建燃料电池混合动力系统的投入产出及经济使用寿命函数评估混合动力系统的耐久性，构建燃料电池混合动力系统投入产出比函数评估混合动力系统的经济性，综合协调耐久性与经济性设计燃料电池混合动力系统功率协调分配函数，从而更好的克服燃料电池耐久性和经济性不足以及超级电池续航能力不足等缺点，使燃料电池混合动力系统具有更好的续航能力、经济性和耐久性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福州大学
发明人：	王亚雄;张晨阳;丁阿鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910402934.0
公开号：	CN110091862A
代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司
代理人：	陈明鑫;蔡学俊
分类号：	B60W20/00(2016.01);B;B60;B60W;B60W20
申请人地址：	350108 福建省福州市闽侯县上街镇福州大学城学院路2号福州大学新区
主权项：	1.一种协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于，提供以燃料电池和超级电容为动力源，并通过直流/直流变换器、直流/交流逆变器与电动机相连的混合动力系统，具体包括以下步骤：步骤S1:采集燃料电池燃料电池混合动力系统工况数据和基础参数；步骤S2:构建燃料电池混合动力系统耐久性评估函数；步骤S3:构建燃料电池混合动力系统经济性评估函数；步骤S4:根据燃料电池混合动力系统耐久性评估函数和燃料电池混合动力系统经济性评估函数，构建得到燃料电池混合动力系统能量协调分配函数；步骤S5:根据燃料电池混合动力系统能量协调分配函数，实现燃料电池与超级电容的最优功率分配。 2.根据权利要求1所述的协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于：所述燃料电池混合动力系统耐久性评估函数包括经济使用寿命和投入产出函数，将燃料电池混合动力源的运行时间划分为若干特定长度的小区间，每个小区间时间间隔记为Δt，当燃料电池混合动力源及其辅助系统从全新状态投入使用开始到te时刻后的一个运行间隔Δt内，时间间隔Δt内的投入产出指标函数Eb定义为： Eb＝Eb,SC+Eb,FC (3) ∑fw，FC＝fStack+fbump+fcomp+fhumid+frad+ftherm+felec+foth (4) ∑fw，SC＝fcontr+ffad,sc+foth,sc (5) ∑fw＝∑fw，SC+∑fw，FC (6) 式中：Eb，FC为燃料电池及其辅助系统的投入产出，Eb,SC为超级电容及其辅助系统的投入产出，Eb为燃料电池混合动力系统的投入产出，PFC为燃料电池的输出功，PSC为超级电容的输出功率，Je为车载用单位电量的价格，Xh为燃料电池的氢气消耗率，Jh为单位氢气量的价格，Wcon,FC为燃料电池辅助系统的功率消耗，Wcon,SC为超级电容辅助系统的功率消耗，∑fw,SC为超级电容的保养费用，Σfw,FC为燃料电池及超级电容的保养成本，fcontr为超级电容控制器保养费用，ffad,sc为超级电容散热器保养费用，foth,sc为超级电容其他保养费用，fStack为燃料电池堆栈的保养费用，fbump为燃料电池氢气循环泵的保养费用，fcomp为燃料电池空气压缩机的保养费用，fhumid为燃料电池加湿器的保养费用，frad为燃料电池散热器的保养费用，ftherm为燃料电池节温器的保养费用，felec为燃料电池电子控制系统保养费用，foth为燃料电池其他部件保养费用。 3.根据权利要求1所述的协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于：所述的燃料电池混合动力系统经济性评估函数包括燃料电池混合动力系统固有投入产出比函数和燃料电池混合动力系统再利用投入产出比函数。 4.根据权利要求3所述的协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于：所述燃料电池混合动力系统的固有投入产出比函数具体为：将混合动力源及其辅助系统从全新状态投入使用开始总的投入产出之和与混合动力源及其辅助系统的购买成本之比定义为燃料电池混合动力系统的固有投入产出比函数Eib，其函数关系定义式为： Cb＝CFC+CSC (8) 式中：Cb为燃料电池混合动力源及其辅助系统的购买成本，CFC为燃料电池及其辅助系统的购买成本，CSC为超级电容的购买成本，Eib为燃料电池混合动力系统的固有投入产出比函数，Eib，FC为燃料电池的固有投入产出比函数，Eib，SC为超级电容的固有投入产出比函数，∑Eb为各个时间间隔内燃料电池混合动力源及其辅助系统投入产出之和。 5.根据权利要求3所述的协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于：所述燃料电池混合动力系统再利用投入产出比函数为燃料电池混合动力源及其辅助系统从每次更换零件之后的预设时间内的投入产出之和与等效购买成本之比，具体为：式中：Eib,u为燃料电池混合动力系统再利用投入产出比，Eib,u,FC为燃料电池再利用投入产出比，m为燃料电池及其辅助系统可能更换的零部件总数，n为燃料电池及其辅助系统需要更换的零部件的编号n＝1,2,3…m，u为更换零件的次数序号，Qu,FC为燃料电池及其辅助系统更换零件后的等效购买成本，Ai为燃料电池及其辅助系统零件i的购买成本，φi为燃料电池及其辅助系统零件i在单位时间间隔Δt内的报废率，θi为燃料电池及其辅助系统距离上次零件报废时间的加权因子，t为燃料电池混合动力源总工作时间，ti为燃料电池及其辅助系统零件i最近一次更换的时刻，Ti为燃料电池及其辅助系统零件i的平均统计寿命，Eib,u,SC为超级电容再利用投入产出比，m'为超级电容及其辅助系统可能更换的零部件总数，n'为超级电容需要更换的零部件的编号n'＝1,2,3…m'，Qu,SC为超级电容更换零件后的等效购买成本，Ai'为超级电容零件i的购买成本，φi'为超级电容零件i在单位时间间隔Δt内的报废率，为超级电容距离上次报废时间的加权因子，ti'为超级电容及其辅助系统零件i最近一次更换的时刻，Ti'为超级电容及其辅助系统零件i的平均统计寿命。 6.根据权利要求1所述的协调经济性与耐久性的燃料电池混合动力能量管理方法，其特征在于：所述燃料电池混合动力系统能量协调分配函数具体为： PSC＝PLoad-PFC (19) 式中：PFC—燃料电池的输出功率，PSC—超级电容的输出功率，PLoad—电动机的消耗功率，—燃料电池耐久性惩罚函数，—燃料电池未进行大修之前的经济性惩罚函数，—燃料电池进行大修之后的经济性惩罚函数，—超级电容荷电状态惩罚函数，—超级电容系统进行大修之前的经济性惩罚函数，—超级电容的耐久性惩罚函数，—超级电容进行大修之后的经济性惩罚函数。
所属类别：	发明专利