燃料电池混合动力汽车能量控制策略的研究

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1、中文摘要捅要近年来，燃料电池汽车的能量控制问题逐渐引起了研究人员的关注。由于燃料电池系统的动态响应过程较慢，在启动、急加速和爬坡时电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求，因此通常配备能量存储装置构成混合动力系统。本文深入分析了国内外燃料电池汽车的发展现状以及混合动力系统能量控制策略问题的研究现状，概括了这一领域的最新研究进展，总结了现有成果中存在的不足和局限性，对能量分配控制问题做了进一步研究，主要研究内容如下：1．分析对比了各类燃料电池性能，选择质子交换膜燃料电池一超级电容混合动力系统为具体研究对象，对质子交换膜电池和超级电容的组成结构、

2、工作原理以及数学模型进行了研究，建立了混合动力系统的数学模型。2．对混合动力系统的两个能量源进行单独处理，根据燃料电池和超级电容自身性能的约束条件，将混合动力系统的能量分配问题转化为燃料电池系统的最优控制问题，应用线性二次型理论，设计了控制量受限的线性二次型终端时间有限状态调节器，仿真分析验证了设计的可行性。3．把混合动力系统的两个能量源视为一个整体，将车辆行驶时所需求的电流视为外界对系统的不确定性可测扰动，应用也控制理论，分析了系统在无干扰情况下的闭环稳定性，通过定义新型Lyaptmov．Krasovskii函数分析了系统的玑性能指标，

3、得到系统在扰动下的稳定条件，在此基础上设计了日。最优控制器，对车辆运行中可能存在的几种电流需求形式进行了仿真分析，实验结果表明设计的日。控制器能够对不确定性扰动起到良好的抑制作用，实现能量优化配置。关键词：混合动力；能量控制：线性二次型；H。控制英文摘要ABSTRACTRecently，withtheenvironmentalpollutionandenergycrisisbecomingseriously，energy·，savingandenvironment··friendlyvehicleshavebecomethemainstr

4、eamofdevelopmentofautomobileindustry．Theenergycontroloffuelcellvehiclehasdrawnmoreandmoreattentionbymanyresearchers．Fortheslowdynamicresponseoffuelcellsystem，theoutputcharacterofthecellcannotsatisfyvehicles’requestsduringthestart，accelerationandhillclimbing．Therefore，ahyb

5、ridsystemissetupwithanenergystorageinstallment．Inthispaper，basedondeeplyanalysisofnativeandforeignresearchresultsonfuelcellvehicleandtheenergycontrolstrategiesofthehybridsystem，thelatestresearchprogressesandtheexistingproblemsintheseresultsaresummarized．Theproblemoftheene

6、rgycontrolstrategyisexploredsystematically．ThecontentiSasfollows：1．Firstly，thestructuresandcharacteristicsoflotsoffuelcellsarecomparativelyanalyzed．Secondly，basedontheanalysisresults，thehybridsystemwhichconsistsofprotonexchangemembranefuelcellasthemainsourceandsupercapaci

7、tanceasenergystoragesystemhasbeenresearched．Lastly，thestructure，workingprincipleandmathematicalmodeloffuelcellandsupercapacitancearestudiedtoconstructthemathematicalmodelofthehybridsystem．2．Thetwoenergysourcesofthehybridsystemhavebeendealtwithseparately．Basedontheconstrai

8、ntsoftheperformanceonfuelcellandsupercapacitance，themodelofthesystemcouldbesimplified，SOtheenerg