学生姓名：侯彦竹

班班级级：车辆2018-05班

指导教师：刘平

毕设题目：氢电混合动力系统的能量管理策略设计与仿真

一、概况

1.选题意义

燃料电池/锂电池混合动力系统(Fuel Cell/Battery Hybrid Power System, FCBHPS)以清洁能源氢气作为系统的主要动力来源，氢气和氧气在燃料电池进行电化学反应之后，输出功率给系统供电。燃料电池/锂电池混合动力汽车清洁无污染零排放，对于降低空气污染，提高城市环境水平有着重要价值和意义。锂电池作为功率缓冲装置，在系统需求功率突变、启停和爬坡过程中发挥着重要作用。FCBHPS充分发挥燃料电池和锂电池各自的优点，通过设计合理有效的功率分配策略，优化燃料电池工作点，实现系统能量利用率的提高以及燃料电池、锂电池的寿命优化。在本论文设计中，主要针对“燃料电池+锂电池”并联的混合动力系统结构展开对FCBHPS能量管理策略的研究，进行仿真/实验分析，建立评价指标验证策略的有效性。

目前，国内外关于混合动力系统的能量管理策略可分为两种：基于规则的能量管理策略和基于优化的能量管理策略。基于规则的能量管理策略相较基于优化的能量策略易于在工程实践中实现，算法简单，其控制逻辑主要依赖于对混合动力系统各部件工作特性的理解和相关的工程经验，具有一定的主观性。包括基于状态的能量管理策略，功率跟随控制策略，基于小波变换的能量管理策略，模糊控制策略等。基于优化的能量管理策略大致可分为全局优化控制策略和瞬时优化控制策略，此类型的能量管理策略主要依赖于最优化算法和动态规划算法实现，通常针对系统某一具体性能指标进行优化，或者对多个性能指标进行多目标优化，优化效果较好，但通常算法复杂度较高，需在线迭代求取最优解。

2.任务分解

(1) 获取车型参数，分析电动汽车行驶的典型工况；

(2) 建立车辆动力学模型并分析负载特性，获取负载需求功率；

(3) 燃料电池和辅助电源选型；

(4) 建立评价指标体系；

(5) 设计燃料电池的运行策略，实现混合能源的能效或寿命优化；

(6) 进行Matlab仿真/实验分析，综合评价指标验证策略的有效性。

二、已完成工作

1.完成了车辆动力学模型的建立，模拟了以中国城市客车行驶工况(CHTC-B)、中国客车行驶工况(CHTC-C)、欧洲循环工况(NEDC)、世界轻型车测试循环工况(WLTC)四种工况组合生成的4小时的仿真测试工况，并获取了该工况下的负载需求功率。

2.完成了基于小波变换的能量管理策略设计，使燃料电池承担分解出的低频信号的正功率部分，锂电池承担负的功率部分和分解出的高频功率；同时完成对锂电池SOC的PID控制，以使锂电池电量维持在正常水平。

3.完成了锂电池模块的搭建，并在基于小波变换的能量管理策略下进行了仿真，得到了燃料电池和锂电池的功率分配。

4.建立了部分评价指标——系统氢耗和燃料电池寿命衰退，得到了上述仿真条件下的系统氢耗量和燃料电池寿命衰退率。

三、下一步工作计划

1.完成与基于小波变换的能量管理策略的对照控制策略设计，以便于进行评价指标结果的对比分析，说明设计的有效性。

2.完成锂电池容量衰减率等剩余评价指标的建立，以便后续进行综合的评价分析。

3.对小波变换信号分解在不同层数得到的仿真结果进行对比分析，得到最优解。

4.完成论文撰写工作，并在过程中不断完善系统模型。

问题一：这几个评价指标是单独的还是最后有一个综合的评价指标？

回答：我是先建立三个单独的评价指标，再根据每个指标的市场价值建立一个综合的价值损耗评价指标，可以通过这个指标来对所设计的能量管理策略进行综合评价以及参数优化。

问题二：对燃料电池的变载有没有做出要求？

回答：目前国内的燃料电池的最大变载速度在3-5kW/s，因此可用这个数值来判断该策略下仿真过程中燃料电池变载是否符合要求。

由于我的毕业设计是双导师制的项目，是与我未来的研究生团队合作定下的课题，虽然同属汽车的大条件下，但与本科所学的主要内容侧重不同。在前期的毕业设计过程中，我大量地阅读了各种文献，学习了很多在本科期间涉及较少的知识，并且这些知识与我马上要进入的下一个学习阶段是接轨的。这个接轨的过程，对于跨专业的我来说非常有意义。在设计中，团队的老师和师兄给了我很多帮助，刘平老师也给了我多方面的建议，让我的设计得以进度，逻辑得以完善，我充分地理解了自己所做设计的意义，所做的每项工作的必要性。我在毕业设计中体会到的是一种对过去所学知识的总结，和对未来学习方法、学习生活的展望。