燃料电池汽车参数匹配与能量管理。 包含燃料电池汽车的燃料电池动力源功率选型,驱动电机参数匹配选型,蓄电池参数匹配选型,主减速比匹配,以满足最高车速,最大爬坡度,百公里加速时间等动力性要求。 然后根据参数匹配结果,搭建燃料电池汽车simulink仿真模型,包含驾驶员模型,整车模型,整车控制策略,工况识别模块等。 其中整车控制策略采用功率跟随策略,并在此基础上进行了改进,添加模糊逻辑改善蓄电池和燃料电池之间的功率分配关系,提高燃料电池汽车的氢气消耗 。 资料包含参数匹配脚本,simulink整车与控制策略模型。 以及策略说明文档和仿真优化结果说明文档。 详见目录。 保证matlab参数匹配脚本运行,simulink模型正常运行。
燃料电池汽车动力系统的参数匹配就像给机器人配装备,既要保证能一拳打穿钢板,又要省着点用能量。咱先从参数匹配的暴力计算开始,手把手看看怎么让这铁家伙跑得起来、爬得动坡。
在MATLAB脚本里找驱动电机参数这块特别有意思。看这段循环判断代码:
while motor_power < required_power motor_peak_power = motor_base_power * (1 + 0.1*iter); if motor_peak_power > 160 error('电机功率超限,检查整车质量参数'); end iter = iter + 1; end这其实是个暴力试错的过程,每次循环把电机功率往上调10%,直到能满足爬30%坡度的需求。但注意那个160kW的熔断机制,防止程序跑飞。实际项目中遇到过传动系效率参数错误导致死循环的坑,所以这种保护逻辑必须得有。
蓄电池容量选择更有意思,得玩平衡术。这个矩阵运算特别关键:
batt_capacity = max([v_max*1.2, grade_req*0.8, accel_time*50]);用最高车速需求乘1.2、爬坡需求打八折、加速时间乘50这三个维度取最大值。背后的门道是:加速性能吃的是瞬态功率,需要大倍率放电能力,而持续爬坡考验的是能量储备。这里用50这个魔数其实来自实车测试数据,不同车型得调整。
说到主减速比匹配,有个骚操作——用加速度曲线积分反推。脚本里这个微分方程求解器:
options = odeset('RelTol',1e-6,'AbsTol',1e-9); [t,y] = ode45(@vehicle_dynamics, [0 100], 0, options);别看代码短,里面vehicle_dynamics函数藏着整车动力学模型。调试时发现传动系统惯量参数差0.1kg·m²,百公里加速时间误差能到0.5秒。所以参数匹配真是失之毫厘谬以千里。
模型搭建阶段,最秀的是工况识别模块。这个状态机代码:
if abs(Delta_v) > 3 driving_mode = 'aggressive'; elseif mean_power > 20 driving_mode = 'cruise'; else driving_mode = 'eco'; end通过速度变化率和平均功率判断驾驶风格。实测发现,当电池SOC低于30%时,这判断逻辑会和能量管理策略打架,后来加了优先级仲裁才解决。
重点说说改进的功率跟随策略。传统策略就是个直男:
if P_demand > P_fc_max P_fc = P_fc_max; P_batt = P_demand - P_fc; else P_fc = P_demand; P_batt = 0; end而加了模糊控制后,规则库里有这样的神仙操作:
addRule(["If SOC is low and P_demand is high then fc_ratio is high"]); addRule(["If dPdt is rising fast then batt_ratio increases quickly"]);用SOC变化趋势、需求功率变化率这些动态参数来调整分配比例。实测在NEDC工况下氢耗降了7%,但代价是电池充放电次数翻倍——所以得在DSP里做循环计数保护,防止电池过早挂掉。
最后给个忠告:仿真模型里的驾驶员模型千万别用PID跟踪,那会得到个精神分裂的司机。用预瞄驾驶员模型配合神经网络的油门开度预测,才能得到像人类的油门曲线。不过这是后话,得先把基础策略调顺了再说。