[发明专利]燃料电池超级电容混合动力机车参数匹配优化方法

摘要

本发明公开了一种燃料电池超级电容混合动力机车参数匹配优化方法。首先根据混合动力机车动力性能指标要求，确定系统的混合度范围，然后以某工况下的整车动力性、整车成本和驱动系统质量作为优化目标，构建多目标优化函数，并采用高速群体智能优化算法对其求解，将目标函数取最小值的匹配组合作为机车系统的最佳参数匹配结果。然后采用负荷分配算法对不同动力源进行负荷工况分配，再根据所分配工况和各部件工作效率，在参数匹配优化结果的基础上，建立基于能量流的目标函数，对系统的能量流进行优化，并采用高速群体智能优化算法求解该带约束条件的全局优化问题，降低氢气消耗量，延长各电源的循环使用寿命，达到改善整车性能的目的。

主权项

燃料电池超级电容混合动力机车参数匹配优化方法，以所给工况条件和动力系统状态进行燃料电池系统和超级电容系统之间能量调度，使燃料电池保持平稳高效运行的同时确保超级电容充放电安全管理和有效的制动能量回收，提高各电源的工作效率，延长各电源的循环使用寿命，改善整车动力性和经济性，包括如下主要步骤： 1)燃料电池/超级电容混合动力机车参数匹配优化，首先根据最高车速需求功率、最大爬坡度需求功率、最大加速度需求功率确定动力性能指标，再结合成本指标作为混合度的设计目标，确定混合度的边界范围；然后以所给工况下的整车动力性、整车成本和驱动系统质量三个指标为优化目标，构建多目标优化函数，将燃料电池系统、超级电容的容量和数量作为设计变量，对混合动力系统参数匹配进行寻优，得到基于混合度的系统参数匹配结果； 2)基于负荷分配和混合度参数匹配的燃料电池/超级电容混合动力机车能量管理策略，首先采用负荷分配算法对不同动力源进行负荷工况分配，再计算燃料电池系统、超级电容以及DC/DC变换器效率；然后根据所分配工况和各部件工作效率，计算燃料电池系统、超级电容的容量范围、和由1)所得基于混合度的系统参数匹配结果，选取燃料电池系统需求功率和超级电容剩余能量作为系统状态变量，以燃料经济性为设计目标，建立基于运行能量的目标函数，并引入SOC惩罚项对目标函数进行修正，使目标函数达到最小，实现最低氢耗量。