汽车|燃料电池汽车能量管理动态规划算法的误差累积问题及解决方法( 二 )
蓄电池的种类为锂电池,最大输出功率为60kW,容量为8A·h,由105块蓄电池单体串联而成,开路电压和内阻分别为单体开路电压和单体内阻的叠加,即
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式中:U OCV 为电池组的开路电压;n为串联的电池单体数目;U 1 为电池单体的开路电压;R bat 为电池组的内阻;R 1 为电池单体的内阻?
蓄电池单体开路电压和充放电电阻随着SOC的变化而改变,其关系曲线如图3所示?
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图3 蓄电池相关曲线
蓄电池组的电流I bat 是电池组开路电压?充放电内阻和输出功率的函数:
【汽车|燃料电池汽车能量管理动态规划算法的误差累积问题及解决方法】
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式中P bat 为蓄电池的输出功率?当P bat ≥0时,I bat ≥0,表示蓄电池放电,式中的电阻R bat 为放电电阻;当P bat <0时,I bat <0,表示蓄电池充电,式中的电阻R bat 为充电电阻?
总线电压U bus 的计算依据蓄电池R int 模型(如图4所示)得到:
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图4 蓄电池的Rint模型
当P bat >0即蓄电池放电时,蓄电池的放电效率为
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当P bat <0即蓄电池放电时,蓄电池的放电效率为
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将式(4)带入式(6)和式(7)得到蓄电池的充放电效率:
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蓄电池SOC为
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式中C bat 为蓄电池的容量,A·h?
1.3 电机
电机相关参数如表1所示?
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表1 电机技术参数
电机既可以驱动,将电能转化为机械能,又可以进行制动能量回收,将机械能转换为电能,其外特性曲线和MAP图根据实验得到,如图5所示?电机的效率与电机的转速和转矩有关,即η=f(T,w)?
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图5 电机效率MAP图
当电机作为电动机时,其消耗的能量为
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当电机作为发电机时,回收的能量为
2 动态规划算法描述燃料电池汽车能量管理控制问题
燃料电池汽车能量管理问题是一个多阶段决策问题,对于一个阶段数为N的多阶段决策问题,可用图6所示的示意图表示整个决策过程?
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图6 多阶段决策过程示意图
多阶段决策过程可用状态转移方程来描述:
式中:s(k)为阶段k的状态向量,本文中的状态向量仅包含蓄电池SOC一个量;u(k)为阶段k的决策向量,本文中决策向量仅包含燃料电池输出功率p fc 一个量,蓄电池输出功率P bat 由公式P rqr =P fc +P bat 计算得到?
状态转移方程表示k+1阶段的蓄电池SOC值由第k阶段的SOC值和决策向量u(k)决定,由式(9)和式(12)蓄电池SOC计算公式可得
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