qiyekejiyufazhan
【摘要】文章介绍了目前燃料电池汽车上常见的4种能量管理策略，研究了恒温器型及功
率跟随型两种基于确定规则的控制策略，在ADVISOR 仿真平台上完成了两种控制策的模型搭建，并采用两种控制策略，基于国内某款燃料电池商用车实车数据进行了车辆动力性能仿真。仿真结果显示，相较于恒温器型控制策略，功率跟随型控制策略在车辆动力性及能量源寿命保持等方面都具有较大的优势，更适合当前实车采用。【关键词】能量管理策略；恒温器型控制策略；功率跟随型控制策略；燃料电池商用车【中图分类号】U469.7【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）07-0122-04
燃料电池汽车能量利用率高、行驶里程长、加氢迅速且对环境友好，被认为是新能源汽车的终极选项，具有极好的发展前景。燃料电池输出特性偏软且无法解决车辆制动回收问题，目前市场上的燃料电池汽车普遍采用燃料电池+辅助能量源（蓄电池或超级电容）的混合动力系统结构。因此，应用于车辆混合动力系统的能量管理策略便成为燃料电池汽车研究绕不开的话题。
能量管理策略的优劣直接影响燃料电池汽车的动力性能和燃油经济性。高效的能量管理策略对优化车辆性能、提升车辆动态响应、延长动力源寿命及降低整车成本具有至关重要的作用。当前，主流的能量管理策
东风商用车
略可分为基于确定性规则的控制策略、模糊逻辑控制策略、全局优化控制策略和瞬时优化控制策略[1]。模糊逻辑控制策略的模糊逻辑控制器其硬件实现较为复杂，造成当前此策略的实车应用效果较差[2]。全局优化控制策略虽然能使优化对象达到理论最优，但其优化算法依赖已知工况，且计算复杂，优化时间过长，不宜直接作为车辆的控制策略[3]。瞬时优化控制策略是对全局优化算法的简化，其采用瞬时最优的控制思想，追求每个瞬时控制效果最优，计算量相对全局优化较小，不需预知驾驶工况，该策略具有实时化的基
础，但仍对车辆硬件有较高要求[1，4]
。目前，应用在实车测试
的控制策略主要为基于确定性规则的控制策略。
本文以燃料电池+蓄电池的双动力源燃料电池商用车为研究对象，以ADVISOR 为软件仿真平台，研究恒温器型及功率跟随型两种常用的规则型控制策略，通过软件仿真结果论证两种控制策略的适用性及优劣性，为燃料电池汽车的实车验证提供理论依据。
1能量管理策略分析
1.1恒温器型控制策略
恒温器型控制策略也称开关型控制策略，该策略的控制核
心是始终保证燃料电池工作在最高效率点，蓄电池作为均衡器平衡燃料电池输出，其流程图如图1（a ）所示。
恒温器型控制策略需提前设定蓄电池荷电状态（State of Charge ，SOC ）浮动区间，即设定SOC 最大边界值SOC max 和最小边界值SOC m in ，根据SOC 与其边界值及电机需求功率P m 与蓄电池最大输出功率P bat_max 的关系确定燃料电池的工作状态。其具体工作模式如下。
（1）当SOC ≤SOC m in 时，燃料电池开启并工作在最佳效率点Pfc_eff ，提供车辆行驶功率并利用富余功率为蓄电池充电，直至SOC ≥SOC m ax 。
（2）当SOC m in <SOC ≤SOC max 时，若P m ≤P bat_max ，即蓄电池功率满足整车需求，则蓄电池单独驱动车辆；若P m >P bat_max ，即蓄电池不能够单独提供车辆功率需求时，则燃料电池开启并工作在最佳效率点，蓄电池填补不足功率。
（3）当SOC >SOC max 时，若P m ≤P bat_max ，则燃料电池关闭，由蓄电池单独驱动车辆；若P m >P bat_max ，则燃料电池开启，由燃料电池和蓄电池共同驱动车辆。
（4）车辆制动时，若SOC ≤SOC max ，车辆采用再生制动模式，蓄电池以最大充电功率吸收制动能量；
若SOC >SOC m ax ，车辆采用机械制动模式。
1.2功率跟随型控制策略
功率跟随型控制策略原理类似于恒温器型控制策略，该策略拓宽了燃料电池的工作区间，允许燃料电池工作在一个最佳效率区域，锂电池提供额外的需求功率，其控制流程图如图1（b ）所示。
功率跟随策略除了需要设定SOC max 和SOC min 以外，还需设定燃料电池输出功率允许变化区间［P fc_min ，P fc_max ］，根据蓄电池SOC 和燃料电池需求功率P fc_req 与其边界值的大小关系确定燃料电池的输出功率，其具体工作模式如下。
（1）当SOC ≤SOC min 时，由燃料电池单独驱动车辆，若
【基金项目】广西创新驱动项目（项目编号：桂科AA18242036，桂科AA18242033）；柳州科技计划项目（项目编号：2019AD10203）资助。【作者简介】王善超，男，吉林人，学士，东风柳州汽车有限公司商用车技术中心副主任，研究方向：新能源技术及智能网联研究应用；郑伟光，男，河南商丘人，博士，桂林电子科技大学副教授，研究方向：噪声控制与新能源汽车关键技术。
燃料电池商用车能量管理策略研究
王善超1，覃记荣1，辛伟伟1，2，郑伟光1，
2
（1.东风柳州汽车有限公司，广西柳州545005；2.桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004）
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