[發明專利]一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略

在審

• 申請號: 202010224968.8
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111459025A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 付主木;朱龍龍;陶發展;高愛云;司鵬舉;孫昊琛;高曉博
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;B60L58/40
• 代理公司: 洛陽九創知識產權代理事務所(普通合伙) 41156
• 代理人: 炊萬庭

本發明的目的是提供一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略，其技術方案在于，根據車載復合電源控制系統建立整車控制模型后，將需求功率分為不同的頻率段，然后根據不同的頻率段由不同的能源類型進行承擔，最后，使用粒子算法對改分配策略進行優化，以獲得多能量功率分配的最優控制策略。本發明在滿足整車負載需求的前提下，更好的保護了燃料電池并充分發揮三個能量的優勢；并且本發明采用自適應濾波器代替傳統的定值濾波，更好的發揮了超級電容在快速提供瞬時大功率的作用并對其充放電過程加以保護；同時，本發明采用粒子群算法對控制策略中的模糊控制器進行了參數優化，在降低燃料電池功率波動和減小氫氣消耗方面控制效果更好。

技術領域

本發明屬于復合電源電動汽車領域，特別涉及一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略。

背景技術

隨著能源危機和大氣污染問題的日益嚴峻，具有零排放、無污染、低噪音等優勢的新能源汽車發展迅速。為了增加新能源汽車的續航里程，普遍選擇燃料電池作為其主要能量源。但是在車輛加速起動時負載功率波動較為劇烈，容易對燃料電池內部電化學結構造成沖擊進而縮短其壽命，而且燃料電池無法吸收制動能量，不利于新能源汽車的節能。因此選取鋰電池和超級電容作為輔助能量源，在車輛起動和加速的時候提供額外的動力以降低負載功率波動對燃料電池的沖擊，并吸收制動能量提高整車的燃料經濟性。

現有的如中國專利申請：CN201811435188.7，公開了《電動汽車復合電源功率分配的協同控制方法》。在該文獻中，闡明了其技術核心為“在協同控制的過程中，分別建立了蓄電池、超級電容器及雙向升降壓變換器的等效電路模型之后，進一步建立復合電源系統的狀態方程；之后基于滑模算法設計電流滑模控制的級聯控制方案”，達到“使得超級電容器吸收負載的突變，同時限制蓄電池功率需求，使蓄電池和超級電容器之間保持了最佳功率平衡，復合電源在外部負載擾動和超級電容器電壓變化的情況下具備較強的魯棒性”的優點。

可見，在現有技術中，對于復合能源的分配策略，多集中在多能源在工作中的“功率平衡”上。由于鋰電池和超級電容的引入，使得整車能量管理較為復雜，如何協調多個能量源的輸出使得燃料電池沖擊和氫氣消耗最小成為了一個棘手的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略，能將負載功率合理分配給燃料電池、鋰電池、超級電容三種動力源，同時達到延長燃料電池使用壽命和節省氫氣消耗量的目的。

為了達到以上目的，一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略，其技術方案在于，根據車載復合電源控制系統建立整車控制模型后，將需求功率分為不同的頻率段，然后根據不同的頻率段由不同的能源類型進行承擔，最后，使用粒子算法對改分配策略進行優化，以獲得多能量功率分配的最優控制策略。

具體的，一種運用粒子算法優化的復合電源電動汽車功率分配策略，包括以下步驟：

S1:根據車載復合電源控制系統建立整車控制模型；其中，車載復合電源包括：用于提供主要負載需求的燃料電池和提供輔助暫態負載需求的鋰電池和超級電容；

S2:根據S1步驟中所建立的整車控制模型實時獲取車輛的需求功率；

S3:根據三能量源特性不同，采用基于頻率分離的方法將S2步驟中獲取的需求功率分為了高、中、低三個頻率段并分別由燃料電池、鋰電池、超級電容承擔；

S4:使用粒子群算法對S3步驟中控制策略參數進行離線優化，實現需求功率的最優分配。

所述S4步驟進行離線優化的過程為：

設置兩個模糊控制器，并采用粒子群算法對上述兩個模糊控制器進行優化，，實現其模糊劃分點的自動尋優：

對于第一個模糊控制器，優化目標函數為：