基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的增程式電動(dòng)汽車能量管理策略研究.pdf

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1、第29卷第6期佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．29No．62011年11月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)Nov．20ll文章編號(hào)：1008—1402(2011)06-0829一O4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的增程式電動(dòng)汽車能量管理策略研究①胡瑾瑜，宋珂，章桐(同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院。上海201804)摘要：針對(duì)以燃料電池堆為增程器的增程式電動(dòng)汽車不同于一般燃料電池汽車的特點(diǎn)，提出了一種新的綜合考慮燃料電池效率和蓄電池充放電效率的能量管理策略．基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將策略實(shí)現(xiàn)，并在由ADVISOR建立的整車模型上進(jìn)行仿真驗(yàn)證

2、，取得了更長(zhǎng)的續(xù)駛里程．關(guān)鍵詞：能量管理策略；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；增程式電動(dòng)車；燃料電池中圖分類號(hào)：TPgl1．48文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A內(nèi)．因此本文結(jié)合瞬時(shí)優(yōu)化思想，制定了在瞬時(shí)工0引言況下，綜合計(jì)算蓄電池和燃料電池的工作效率，從混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)是指由兩種或兩種而合理分配功率需求，確定燃料電池輸出功率的能以上能量源作為動(dòng)力裝置的汽車?．而增程式電量管理策略．動(dòng)汽車(E—REVs)是一種特殊的混合動(dòng)力電動(dòng)汽1．2能量管理的具體控制策略車，蓄電池作為其主要能源，當(dāng)蓄電池電能不足時(shí)，增程器工作為蓄電池充電或直接驅(qū)動(dòng)車輛J．由在整車運(yùn)行與某一具體工況下時(shí)，在一小段時(shí)于采用雙能源

3、(蓄電池和增程器)系統(tǒng)，增程式電間內(nèi)假設(shè)整車的需求功率為P。，此時(shí)分為兩種工動(dòng)汽車的性能與其采用的能量管理策略密切相關(guān)．況：為了協(xié)調(diào)蓄電池和增程器的工作效率，在滿足整車A)Pp≤Pfc_e，若di目11cl1≥11fc一邛時(shí)，燃料動(dòng)力性的前提下，同時(shí)最大限度地提高能量效率，提電池不工作，由蓄電池輸出能量E。；否則，蓄電高車輛的經(jīng)濟(jì)性，就必須制定合理的能量管理策略．池不工作，由燃料電池以最高效率點(diǎn)處功率輸出能量Efc_e圮_m“fc_硼8x1能量管理策略B)P>Pfe，有兩種提供能量的方式：a)燃料電池以需求功率點(diǎn)處功率對(duì)外做功，1．1設(shè)計(jì)思想蓄電池不做功：本文的研

4、究對(duì)象是一輛以小型燃料電池堆作Efcq叮1fcq(1)為增程器，蓄電池作為主要能源的增程式電動(dòng)汽b)燃料電池以最高效率點(diǎn)處功率對(duì)外做功，車，其動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似于串聯(lián)式的燃料電池汽蓄電池補(bǔ)充不足功率對(duì)外做功：車，如圖ll2J．然而，串聯(lián)式的燃料電池汽車以燃料Efcfc+Eb11豳(2)電池堆為主要能源，蓄電池為輔助能源．在制定能在工況B中的兩種能量供給方式都不可避免量管理策略時(shí)，采用功率跟隨模式，燃料電池始終地會(huì)產(chǎn)生能量損失，對(duì)全局而言，方案a的能量損工作在合理功率范圍內(nèi)，在滿足動(dòng)力性要求的前提失在于同樣大小的能量在不同功率處輸出，因效率下，盡可能以其高效率點(diǎn)處功率

5、對(duì)外做功，由蓄電不同所產(chǎn)生的差異，方案b的能量損失在于蓄電池池來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡J．此種策略的問題在于在充放電能過(guò)程中的效率損失，這兩種能量損失分忽略了蓄電池在充放電時(shí)所產(chǎn)生的能量損失．但是別為：在制定以蓄電池為主要能量源的增程式電動(dòng)汽車Efcq(11fc一Tlfc)(3)能量管理策略時(shí)，必須把這部分能量損失考慮在Eb[(1—11舶)+(1—fcb)／0fcb](4)①收稿日期：2011—10—12作者簡(jiǎn)介：胡瑾瑜(1987一)，男，上海市人，同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院碩士研究生萬(wàn)方數(shù)據(jù)830佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2011年～～～～Signal?’ethanics_■

6、瞄_Material圖1增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)圖其中較差，難以應(yīng)用在實(shí)際控制中．為此，可通過(guò)離線仿fcb=11fcl刪hrDc—Dc(5)真的方法將能量管理策略的控制規(guī)則提取出來(lái)，這——以上分析的是在一小段時(shí)間內(nèi)的能量損失，若些控制規(guī)則的集合可以看作一組多輸入單輸出的將這一時(shí)間段無(wú)限縮小逼近零，即對(duì)式(3)、式(4)非線性映射．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以任意精度逼近任進(jìn)行微分，就可視為某一時(shí)刻t的功率損失．對(duì)式意復(fù)雜的非線性映射，并且具有良好的學(xué)習(xí)、歸納(3)、式(4)進(jìn)行微分：和泛化能力，因此可以通過(guò)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)P(qfc一fc)(6)現(xiàn)本文的能量管理策略的控制規(guī)則．P

7、b[(1—dis)+(1一fcb)／fcb](7)因此，通過(guò)比較式(6)、式(7)計(jì)算所得的功率損失，可確定使用何種能量供給方式．表1符號(hào)含義表符號(hào)含義整車需求功率燃料電池最高效率點(diǎn)處功率蓄電池消耗的能量工況A燃料電池消耗的能量燃料電池最高效率工況B方式E1．燃料電池消耗的能量需求功率點(diǎn)處燃料電池效率圖2控制策略流程圖工況B方式b燃料電池消耗的能量2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的策略實(shí)現(xiàn)蓄電池消耗的能量燃料電池向蓄電池充電總效率2．1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蓄電池放電效率蓄電池充電效率反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))只要設(shè)計(jì)DC—DC效率合理，就能夠模擬任意復(fù)雜的非線性映射．因此，采蓄電池輸

8、出功率用如