融合成本寿命因素的多源电驱动系统经济性优化方法技术方案

本发明专利技术提供了融合成本寿命因素的多源电驱动系统经济性优化方法，步骤一，确定整车构型及能量管理策略架构；步骤二，确定复合电源燃料电池并联输出构型分级能量管理架构的燃料电池功率跟随控制策略；步骤三，确定复合电源燃料电池并联输出构型分级能量管理架构的复合电源子系统分层瞬时最优能量管理策略；步骤四，基于循环工况等效氢耗进行经济性优化；步骤五：融合质量与寿命因素的系统优化；步骤六，多目标优化实现；本方法融合系统效率、使用寿命、质量、成本等因素，建立燃料电池动力系统多目标优化方法，以实现降低整车循环工况的等效氢耗、控制整车成本的同时保证其寿命。

【技术实现步骤摘要】
融合成本寿命因素的多源电驱动系统经济性优化方法
本专利技术属于电动汽车
，特别涉及一种带有多个能量源的电驱动系统的整车经济性、寿命和装车成本的多目标优化设计方法。
技术介绍
燃料电池电动客车具备更广泛的应用前景，但是其整车经济性、寿命与成本制约了其商业化进程，多目标优化算法通过对系统的合理配置可以实现整车经济性、寿命和装车成本这三个相互耦合的各项指标达到最优。在燃料电池动力系统中包括燃料电池及辅助能量源，设计与控制的自由度较多，且彼此之间存在强耦合关系，为提高整车经济性，动力系统的能量管理策略与参数解耦优化是其研究的关键，然而电池电动客车的评价指标不应仅局限于整车的动力性及循环工况的等效氢耗，还应该包括燃料电池动力系统寿命及使用成本等因素，因此进一步综合系统效率、使用寿命、质量、成本等指标，建立复合电源燃料电池动力系统的综合评价方法对关键设计参数进行多目标优化，以降低整车循环工况的等效氢耗、控制整车成本的同时保证其寿命，对研究燃料电池动力系统在全寿命周期内的整车经济性并加快实车应用至关重要。
技术实现思路
本专利技术是为提高现有技术燃料电池动力系统的整车经济性，同时融合系统效率、使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.融合成本寿命因素的多源电驱动系统经济性优化方法，其特征在于，基于一种带有燃料电池单元、超级电容单元、蓄电池单元的多源动力系统；三能量源的设计参数与控制参数直接影响整车的整车经济性、寿命和装车成本，本专利综合系统效率、使用寿命、质量、成本等指标，建立燃料电池动力系统的综合评价方法实现对关键设计参数与控制参数进行多目标优化，具体步骤如下：步骤一，确定整车构型及能量管理策略架构，该燃料电池动力系统的构型设计为复合电源燃料电池并联输出构型，能量管理策略架构设计为分级能量管理策略架构；步骤二，设计分级能量管理架构的燃料电池能量管理策略为功率跟随控制策略；步骤三，设计分级能量管理架构的复合电源子系统能...

【技术特征摘要】
1.融合成本寿命因素的多源电驱动系统经济性优化方法，其特征在于，基于一种带有燃料电池单元、超级电容单元、蓄电池单元的多源动力系统；三能量源的设计参数与控制参数直接影响整车的整车经济性、寿命和装车成本，本专利综合系统效率、使用寿命、质量、成本等指标，建立燃料电池动力系统的综合评价方法实现对关键设计参数与控制参数进行多目标优化，具体步骤如下：步骤一，确定整车构型及能量管理策略架构，该燃料电池动力系统的构型设计为复合电源燃料电池并联输出构型，能量管理策略架构设计为分级能量管理策略架构；步骤二，设计分级能量管理架构的燃料电池能量管理策略为功率跟随控制策略；步骤三，设计分级能量管理架构的复合电源子系统能量管理策略为分层瞬时最优能量管理策略；步骤四，基于循环工况等效氢耗进行经济性优化，循环工况等效氢耗根据氢气低热值JH2进行折算，以工况实际氢耗C'H2为基准，结合蓄电池SOC变化量Δsocbat与超级电容SOC变化量Δsoccap计算电量变化对应的折算氢耗，得到保证循环工况氢耗最低的经济性优化函数一minf1(x)，如式(1)所示，其中为燃料电池平均工作效率，为蓄电池平均充电效率，Ebat为蓄电池存储的总能量，Ecap为超级电容存储的总能量，为超级电容平均充电效率，为单向DC/DC的平均工作效率；车辆行驶过程中，三能量源的总功率需满足电机最大需求功率，如式(2)所示，其中，Pm为电机需求功率，Pfc为燃料电池需求功率，Pcap为超级电容需求功率，Pbat为蓄电池需求功率；Pm≥PfcηDC/DC+PcapηDC/DC+PbatΔ(2)通过SOC校正减少采用氢气低热值与各部件平均效率进行电量与氢耗折算过程中的误差，如(3)式所示；步骤五：融合质量与寿命因素的系统优化，通过对成本函数fcost(x)与质量函数fmass(x)的加权后得到以质量成本为优化目标的优化函数二minf2(x)，如式(4)所示，ω1、ω2分别为系统成本函数与质量函数的权重系数，分别为成本函数和质量函数设置折算因子d1和d2将优化函数minf2(x)中成本函数与质量函数归一化，进而得到优化函数minf2(x)；建立以蓄电池寿命因素为优化目标的优化函数三minf3(x)，如式(5)所示，其中T为仿真工况对应的时间，Ibat为蓄电池充放电电流；建立燃料电池输出约束保证燃料电池的功率变化率在一定范围内，式(6)给出了其约束条件；建立以燃料电池寿命因素为优化函数四minf4(x)，如式(7)所示，其中ΔV为燃料电池寿命范围内允许的电压压降，kd为燃料电池寿命衰退的加速系数，n1、n2、t1、t2分别代表燃料电池工作过程中，平均每小时的开机次...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋大凤，雷宗坤，曾小华，王恺，纪人桓，牛超凡，王越，李广含，崔臣，孙可华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22