[發明專利]基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化方法和系統

有效

• 申請號: 202310539206.0
• 申請日: 2023-05-15
• 公開（公告）號: CN116258089B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 楊子榮;李巖;郝冬;張妍懿;楊沄芃;孫田;陳向陽;馬繼成
• 申請（專利權）人: 中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/126;G06F111/06
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理有限公司 11624
• 代理人: 任漱晨

本發明請求保護基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化方法和系統，通過燃料電池工況參數的敏感性分析構建敏感性數值進制映射表，依據工況參數形成的種群的規模，在對應的編碼進制的范圍內對工況參數進行隨機編碼取值，得到隨機種群編碼，選擇、交叉、變異操作后得到下一代隨機種群編碼并進行解碼，轉換得到工況參數的隨機參數組合及其下的功率值和運行效率值；多目標優化處理得到對應的工況參數作為下一代隨機種群，不斷迭代次數達到滿足停止條件，記錄結果。本方案將燃料電池工況參數的敏感性量化數值與遺傳算法中的五位數基因編碼進行結合，使得高敏感參數的網格精密，搜索精度高，低敏感參數的網格稀疏，搜索精度低，以求更高的仿真效率。

技術領域

本發明屬于電化學燃料電池領域，具體的，涉及基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化方法和系統。

背景技術

質子交換膜燃料電池的運行工況中包括眾多參數需要優化，如相對濕度、化學計量比、運行溫度與壓強，而針對燃料電池的實物測試的方法存在試驗周期較長、成本較高的難題，相對而言，仿真測試是一種周期更短、成本更低的方法。

在開展仿真優化時，為了確定優化的工況參數組合，需要針對每個工況參數都進行詳細的劃分，如1個工況參數選擇5個取值，那么4個工況參數就會產生625組工況參數的組合，會使得仿真測試的計算量極大。這種方法忽略了不同工況參數對于燃料電池性能影響程度不同的問題，如果能夠識別出對于燃料電池性能影響程度小的工況參數，那么便能夠降低該參數在仿真測試中所取值的數量，從而大幅降低仿真計算量，進一步提升仿真優化的效率。

現有技術中一般只是針對燃料電池工況參數進行組合，隨后開展仿真優化，忽略了不同工況參數在仿真過程中敏感性不同情況，實際待分析工況參數如果敏感性很低，即該工況參數的變化對于燃料電池性能的影響很小，則并不需要這么高的網格精度去計算，否則會浪費大量的仿真時間才能完成數據的搜索和運算。

發明內容

為了解決當前燃料電池不同工況參數的仿真優化計算量龐大的問題，本發明請求保護基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化方法和系統。

根據本發明第一方面，本發明請求保護基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化方法，包括：

采用基本效應法對燃料電池工況參數進行敏感性分析，得到燃料電池工況參數的敏感性數值；

構建燃料電池工況參數的敏感性數值進制映射表，將燃料電池工況參數的不同敏感性數值與對應使用的編碼進制形成映射關系；

依據燃料電池工況參數的敏感性數值和敏感性數值進制映射表，采用敏感性數值對應的編碼進制；

依據燃料電池工況參數形成的種群的規模，在編碼進制的范圍內對燃料電池工況參數進行隨機編碼取值，得到第一代隨機種群編碼；

對第一代隨機種群編碼進行選擇、交叉、變異操作，得到第二代隨機種群編碼；

對第二代隨機種群編碼進行解碼，進一步轉換得到燃料電池工況參數的隨機參數組合；

將隨機參數組合依次輸入燃料電池模型，得到每組隨機參數組合下的功率值和運行效率值；

將功率值和運行效率值進行快速非支配排序和擁擠度計算，選擇適應度值大于預設閾值的功率和運行效率種群組合，并將功率和運行效率種群組合對應的燃料電池工況參數組合作為第三代隨機種群；

依據編碼進制對第三代隨機種群進行隨機編碼，得到第三代隨機種群編碼；

判斷迭代次數是否滿足停止條件，當滿足時，結束仿真，記錄第三代隨機種群編碼，當不滿足時，重新對第三代隨機種群編碼進行選擇、交叉、變異操作。

根據本發明第二方面，本發明請求保護基于敏感性與遺傳分析的燃料電池仿真優化系統，包括：