第4卷第4期 智能系统学报 Vol.46.4 2009年8月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Ag.2009 doi:10.3969/j.issn.16734785.2009.04.014 燃料电池混合动力汽车驱动系统的优化控制 王爱华12，陈耀斌2 (1.南京工业职业技术学院电气系，江苏南京210046：2.Transportation Active Safety School Purdue,Institute of Engi neering and Technology,Indianapolis 46202,USA) 摘要：为了既提高整车系统效率，又维持燃料电池和蓄电池工作在各自的高效区，提出了一种全局优化与局部协 调相结合的燃料电池混合车的能量控制策略的设计思想.首先形成一个非线性、具有限制的、以整车系统效率最大 为目标的优化问题，然后选用序列二次规划法算法求解.为保证各子系统工作在最优的范围内，利用燃料电池动态 特性慢的特点，采用蓄电池第一优先使用的策略.仿真结果表明，所提议的优化控制策略提高了整车系统的效率，维 持了蓄电池的荷电状态在合理的区间，同时使燃料电池也工作在高效区， 关键词：燃料电池混合动力汽车；能量控制策略；序列二次规划算法 中图分类号：1P18文献标识码：A文章编号：16734785(2009)04-0363-06 Optimizing the energy management system of a parallel fuel cell hybrid electric vehicle WANG Ai-hua'.2,CHEN Yao-bin2 (1.Department of Electrical and Automation Engineering,Nanjing Institute of Industry Technology,Nanjing,210046,China; 2.Transportation Active Safety School Purdue,Institute of Engineering and Technology,Indianapolis 46202,USA) Abstract:This paper presents a design philosophy for optimizing energy management strategies for fuel cell hybrid electric vehicles,combining global optimization and local coordination.First,a nonlinear optimization problem subject to a set of constraints was formulated and then solved using a sequential quadratic programming algorithm. In order to ensure optimal operating states of subsystems,the battery was always prioritized because fuel cell dy- namic behavior is slower.Computer simulation results demonstrated that the proposed method raised the efficiency of the whole system.In addition,it showed that the battery works within its high-efficiency range. Keywords:fuel cell hybrid electric vehicle;energy control strategy;sequential quadratic programming 燃料电池混合动力汽车，其燃料电池作为电化 燃料电池提供.由于2套动力系统分别有自己的高 学装置，可直接转换气体燃料（如氢气）的化学能成 效工作区，不可能同时达到高效.基于规则策略只提 为电能，比传统的内燃发动机的效率更高，并能实现 高蓄电池的效率，没有对燃料电池产生的电能转化 零排放，从而成为当今国内外开发研究的热点.但是 为机械能的效率进行优化，也无法保证整车系统达 由燃料电池与其他储能元件（蓄电池、超级电容等） 到最大效率.二是模糊控制策略，利用模糊规则灵活 组合，构成混合动力系统结构以及燃料电池发动机 地分配总的需求功率给燃料电池和蓄电池，协调2 本身的新颖和复杂性，给能量控制系统的开发带来 个能量源尽量工作在各自的高效区.不过，该策略只 了巨大的挑战。 能做到局部优化，很难改进整车系统的效率.第3 目前关于能量控制策略的研究主要有3种.一 种方法通常以提高燃料经济为目标而进行全局优 是基于规则的能量控制策略，功率分配以维持蓄电 化，不足之处是只能全局优化，不能保证局部（燃料 池的荷电状态(SOC)在最有效区间为第一优先原 电池和蓄电池)子系统工作在自己的最优区.本文 则，以此确定蓄电池需提供的功率，剩余的功率由 提出一种实时的燃料电池混合动力系统的能量优化 和分配算法.该算法以系统效率最大为设计目标，在 收稿日期：200903-12. 优化整个系统效率时，采用蓄电池第一优先使用的 通信作者：王爱华.E-mail:annehuai@yahoo.com.cn. 策略，即在蓄电池达到最小值极限之前一般是不充