[發明專利]一種基于凸優化的燃料電池汽車能量管理方法

有效

• 申請號: 202110579791.8
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113022384B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 魏小棟;孫超;孫逢春;任強;周飛鯤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: B60L58/40
• 分類號: B60L58/40
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

1.一種基于凸優化的燃料電池汽車能量管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、結合車輛縱向動力學及燃料電池汽車的動力系統結構，建立燃料電池汽車縱向 動力學模型，及燃料電池系統、電機系統和動力電池系統之間的能量傳遞關系式；

S2、結合燃料電池汽車的動力系統結構及燃料電池系統特性、電機系統特性和動力電池系統特性，建立燃料電池系統模型、電機系統模型和動力電池系統模型；

S3、對所建立的燃料電池系統模型、電機系統模型和動力電池系統模型進行轉凸處理，形成可用于凸優化算法的燃料電池汽車能量管理的凸模型；

S4、根據車輛的動力系統結構及車輛的運動模式，結合燃料電池系統、電機系統和動力電池系統的凸模型表達式，計算燃料電池系統功率，并建立以最小氫耗為目標的代價函數；

S5、根據凸函數的基本性質，對S4中以最小氫耗為目標的代價函數進行凸性證明；

S6、對完成S5步驟中凸性證明的代價函數進行可行域分析，確定代價函數的可行域；

S7、建立經過S5、S6步驟的代價函數滿足交替方向乘子法的標準范式，形成適用于交替方向乘子法的新的代價函數；

S8、建立S7步驟中代價函數的縮放形式，并利用交替方向乘子法對其進行迭代求解；

S9、采用循環約束檢驗方法對S8步驟求解的燃料電池系統功率進行進一步精確控制，使其滿足功率的動態變化約束。

2.根據權利要求1所述的一種基于凸優化的燃料電池汽車能量管理方法，其特征在于，所述步驟S3中三個系統模型的轉凸處理方法，包括以下步驟：

S3.1、燃料電池系統模型的轉凸處理方法為結合燃料電池系統的工作效率，將燃料電池系統在k時刻的功率P_fcs，k擬合成關于其輸出功率P_fc，k的二次函數：

其中α₀，α₁，α₂為擬合項系數，均為常數，且α₂＞0；

S3.2、電機系統的轉凸處理方法為結合電機的工作效率及特性曲線，將電機系統在k時刻的輸入功率P_d，k擬合成關于其輸出功率P_em，k和電機轉速ω_em，k的二次函數：

其中β₀，β₁，β₂為擬合項系數隨著電機的轉速發生變化，且β₂＞0；

S3.3、動力電池系統的轉凸處理方法為通過動力電池開路電壓V_oc和電池內阻R，將k時刻動力電池化學能P_b，k擬合成與電能P_c，k有關的函數：

g_k^-1(P_b，k)代表動力電池化學能P_b，k與電能P_c，k有關的函數g_k(P_c，k)的反函數。