考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的FCV 制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制

魯大鋼，衣豐艷，胡東海，程 善

（1.山東交通學(xué)院 汽車(chē)工程學(xué)院，濟(jì)南250357，中國(guó)； 2.江蘇大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院，鎮(zhèn)江212013，中國(guó)；3.汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)），北京100084，中國(guó)）

燃料電池汽車(chē)(fuel cell vehicles, FCV)是一種特殊的增程式電動(dòng)汽車(chē)。傳統(tǒng)的增程式電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源可以瞬間切斷，因此在建立仿真模型和設(shè)計(jì)再生制動(dòng)控制策略時(shí)通常不需要考慮動(dòng)力源的降載問(wèn)題。對(duì)于燃料電池汽車(chē)，質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)內(nèi)部氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成水進(jìn)而造成膜干和水淹，故在設(shè)計(jì)PEMFC時(shí)會(huì)對(duì)其升載和降載速率進(jìn)行限制。燃料電池汽車(chē)制動(dòng)時(shí)需要等PEMFC 降載結(jié)束后，電機(jī)再進(jìn)行制動(dòng)能量回收，這樣就會(huì)導(dǎo)致不能最大程度回收制動(dòng)能量；因此如何控制燃料電池汽車(chē)實(shí)現(xiàn)最大程度回收制動(dòng)能量回收是本領(lǐng)域亟待解決的難題。

已有一些關(guān)于燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收控制的研究。T. Kim 提出一種輕型燃料電池混合動(dòng)力汽車(chē)中永磁電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的再生制動(dòng)控制策略，并進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[1]。ZHANG Junzhi 等人提出基于氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的再生制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為回收制動(dòng)能量和提高燃料經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)了一種協(xié)調(diào)再生制動(dòng)和氣動(dòng)制動(dòng)的控制策略，并將其應(yīng)用于燃料電池混合動(dòng)力客車(chē)[2]。YU Shuang 等人提出了一種基于再生制動(dòng)的新型動(dòng)力管理策略，對(duì)燃料電池系統(tǒng)和電池之間的功率進(jìn)行優(yōu)化分配，以提高燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)能量利用率，降低功率損失[3]。A. Yildiz 等人比較了不同動(dòng)力系統(tǒng)下燃料電池汽車(chē)的總能耗，結(jié)果表明，對(duì)于同一臺(tái)電機(jī)，采用第二代無(wú)線通信技術(shù)可獲得最小的能耗，再生式電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以將燃料電池汽車(chē)的制動(dòng)能量回收回收率提高至少3%[4]。張正輝根據(jù)燃料電池汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的控制目標(biāo)，分析了不同制動(dòng)模式下的制動(dòng)能量流向，提出了基于聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì) (Economic Commission of Europe, ECE)汽車(chē)法規(guī)的制動(dòng)力分配策略和基于模糊比例積分微分(proportion integration differentiation, PID)控制的制動(dòng)回收能量管理策略，并進(jìn)行仿真分析[5]。周蘇等人提出了針對(duì)燃料電池增程式電動(dòng)汽車(chē)再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的分配策略，并在Cruise/Simulink 聯(lián)合仿真平臺(tái)上與原有分配策略進(jìn)行了對(duì)比分析，串聯(lián)再生制動(dòng)系統(tǒng)能量回收率增加了29%以上[6]。

本文提出了一種燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收的協(xié)調(diào)控制策略，它既考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性，又能在充分回收制動(dòng)能量的同時(shí)，保證制動(dòng)舒適性。以某款燃料電池汽車(chē)為研究對(duì)象，建立燃料電池汽車(chē)動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型，提出考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制策略，搭建燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收控制硬件在環(huán)(hardware in the loop, HIL) 仿真試驗(yàn)臺(tái)，并在西弗吉尼亞大學(xué)(west virginia university, WVU)系列循環(huán)中的城市道路工況和高速道路工況下，進(jìn)行HIL 仿真分析。

1 燃料電池汽車(chē)動(dòng)態(tài)特性模型建立

燃料電池汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)如圖1 所示，主要包括：燃料電池系統(tǒng)(fuel cell system, FCS)、動(dòng)力 電 池(battery, Bat)、 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī)(motor, Mot)、 電控 制 動(dòng)系 統(tǒng)(electric brake system, EBS)、 整 車(chē) 控制器(vehicle control unit, VCU)、燃料電池控制器(fuel cell controller, FCU)、 電 池 管 理 系 統(tǒng)(battery management system, BMS)、 電 機(jī) 控 制 器(motor control unit, MCU)、電控制動(dòng)系統(tǒng)控制器(electric brake system control unit, EBSCU)、直流變換器(dcto-dc converter，DCDC)等[7-8]，各控制器之間通過(guò)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(controller area network, CAN)通訊。

當(dāng)車(chē)輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)制動(dòng)踏板上的位置傳感器獲得的制動(dòng)信號(hào)被傳輸?shù)絍CU，以計(jì)算所需的總制動(dòng)力矩?？偟闹苿?dòng)力矩由VCU 分配在燃料電池汽車(chē)前軸和后軸之間，以及后軸氣壓制動(dòng)力矩和電機(jī)制動(dòng)力矩之間[9]。電機(jī)提供所需的再生制動(dòng)力矩，制動(dòng)產(chǎn)生的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在動(dòng)力電池中[10]。本文研究燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收的控制需要建立燃料電池、動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及整車(chē)動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型。

1.1 燃料電池模型

PEMFC 具有能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)[11]，是將化學(xué)能從氫氣轉(zhuǎn)化為電能用于車(chē)輛運(yùn)行的主要?jiǎng)恿υ础?duì)PEMFC 的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，PEMFC 效率定義為：

式中：Pfc_act為PEMFC 實(shí)際輸出功率，QH2為氫氣低熱值，WH2為在燃料電池中參與反應(yīng)的氫氣質(zhì)量流量，可以表示為：

式中：Ist為PEMFC 電堆電流，可以通過(guò)Pfc_act計(jì)算而來(lái)，ncell為電堆中單個(gè)電池的數(shù)量，MH2為氫氣的摩爾質(zhì)量，F(xiàn)為Faraday 常數(shù)。

由于PEMFC 空氣供給系統(tǒng)附件設(shè)備運(yùn)行所需的功率由PEMFC 中提供，PEMFC 整體動(dòng)態(tài)特性功率響應(yīng)可以表現(xiàn)出非最小相位行為。為了解決這個(gè)問(wèn)題，更貼合實(shí)際，本文建立考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)特性的燃料電池汽車(chē)動(dòng)態(tài)特性模型，對(duì)于燃料電池汽車(chē)模型，PEMFC將表示為非最小相位一階線性時(shí)不變(linear time invariant, LTI)系統(tǒng)，其狀態(tài)空間表示為:

式中：Pfc_req(t)為PEMFC 在時(shí)間t時(shí)的需求功率為輸入，Pfc_act(t)為FCS 在時(shí)間t時(shí)傳遞到動(dòng)力系統(tǒng)的功率為輸出，Pfc_n(t)為PEMFC 動(dòng)態(tài)狀態(tài)和A、B、C、D分別是狀態(tài)、輸入、輸出和饋通矩陣[12]。

1.2 動(dòng)力電池模型

本文選擇廣泛使用的內(nèi)阻模型，通過(guò)將動(dòng)力電池等效為一個(gè)電阻與一個(gè)理想電壓源串聯(lián)的電路，其模型可表示為

式中：Vbat為電池端電壓，Voc為電池開(kāi)路電壓，R為電池內(nèi)阻，Ibat為電池電流，可以表示為

式中：Pbat為電池功率，可以表示為

式中：Pmot,bat為動(dòng)力電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的功率交互；Pacc為電動(dòng)附件的功率，車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中設(shè)為一個(gè)固定的平均附件功率值。電池荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)用來(lái)反映電池的剩余容量狀況，其定義為電池剩余容量Q和最大容量QC的比值[13]

SOC 采用安時(shí)積分法進(jìn)行計(jì)算，可表示為：

式中：Qint為電池初始電量（單位為Ah）；ηbat為電池充電Coulomb 效率；QC單位為Ah。

1.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)模型

對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)建模，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的綜合效率由實(shí)驗(yàn)獲得，經(jīng)綜合效率的查表函數(shù)[14]fmot(·)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(Tmot)和角速度(ωmot)對(duì)應(yīng)的綜合效率為

綜合效率包含電機(jī)及其逆變器的效率，電機(jī)機(jī)械功率為

動(dòng)力電池傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為

綜合效率即為兩者的比值[15]。

1.4 整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型

當(dāng)燃料電池汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的阻力有滾動(dòng)阻力、加速阻力和空氣阻力，當(dāng)汽車(chē)在傾斜路面上行駛時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也會(huì)受到重力延路面方向的分力影響。燃料電池汽車(chē)行駛期間，電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力等于汽車(chē)所受阻力，可以用式(12)表示[16-17]：

其中：Fmot為電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)air為空氣阻力，F(xiàn)f為滾動(dòng)阻力，F(xiàn)s為斜坡阻力，F(xiàn)a為加速阻力，θ為路面斜坡角，ρ為空氣密度，CD為空氣阻力因數(shù)，A為汽車(chē)迎風(fēng)面積，v為行駛速度，μ為路面滑動(dòng)阻力因數(shù)，m為車(chē)質(zhì)量，g為重力加速度，a為汽車(chē)加速度。

根據(jù)汽車(chē)行駛時(shí)受力平衡原則，其驅(qū)動(dòng)力與所有阻力的矢量和相等。汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力由電機(jī)提供，因此，汽車(chē)所需的功率為

式中：n表示傳動(dòng)比。

電機(jī)(mot)需求功率(Pmot)由動(dòng)力電池(bat)和燃料電池(fc)提供，為

式中：ηDCDC為DCDC 變換器的能量傳遞效率。

2 燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制

在進(jìn)行燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收控制設(shè)計(jì)時(shí)考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性，令電機(jī)制動(dòng)功率逐步上升對(duì)PEMFC 降載功率進(jìn)行補(bǔ)充并且確保總充電功率不超過(guò)動(dòng)力電池最大充電功率，即燃料電池汽車(chē)開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，電機(jī)就進(jìn)行制動(dòng)能量回收。相比與基于規(guī)則的等PEMFC 降載結(jié)束后，電機(jī)再進(jìn)行制動(dòng)能量回收，燃料電池汽車(chē)可最大程度上回收制動(dòng)能量。為此，以現(xiàn)有電機(jī)和電控氣壓制動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)有控制水平為前提，以在燃料電池汽車(chē)制動(dòng)時(shí)最大程度上回收制動(dòng)能量和保證制動(dòng)舒適性為目標(biāo)，基于分層控制思想[18-19]，設(shè)計(jì)考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制策略。

結(jié)合當(dāng)前的動(dòng)力電池所允許的最大充電功率和考慮PEMFC 降載時(shí)電機(jī)的功率來(lái)確定后軸電機(jī)再生制動(dòng)力矩的分配，得出來(lái)的電機(jī)需求制動(dòng)力矩命令通過(guò)電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。電機(jī)需求制動(dòng)力矩(Tmot_req)的分配可表示為

式中：Tr_req為考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制策略分配的后軸總制動(dòng)力矩需求值，考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于協(xié)調(diào)的控制策略下電機(jī)的力矩為

式中：Pbat_max為動(dòng)力電池所允許的最大充電功率，Pfc_act為PEMFC 降載時(shí)瞬時(shí)的功率，ωmot_act為電機(jī)的角速度。

在實(shí)際工程運(yùn)用中，燃料電池汽車(chē)復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)能量回收控制采用的是電機(jī)再生制動(dòng)力矩來(lái)補(bǔ)償電控氣壓制動(dòng)力矩，這種控制策略是通過(guò)固定比值分配前后軸制動(dòng)力矩，電機(jī)不能充分進(jìn)行再生制動(dòng)。

本文提出的協(xié)調(diào)控制策略是基于EBS 氣壓系統(tǒng)提出以電控氣壓制動(dòng)力矩來(lái)彌補(bǔ)電機(jī)再生制動(dòng)力矩，這種協(xié)調(diào)控制可隨意分配前后軸制動(dòng)力矩，前后輪制動(dòng)力矩可以按照I 曲線分配[20]，可充分回收更多的制動(dòng)能量。在制動(dòng)力矩協(xié)調(diào)控制算法將電機(jī)實(shí)際制動(dòng)力矩作為擾動(dòng)，則發(fā)送給電機(jī)控制器的電機(jī)制動(dòng)力矩需求值是考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制策略所分配的值，因此不影響車(chē)輛的制動(dòng)回收能量[21]。本文燃料電池汽車(chē)EBS 氣壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Gpr(s)為一階滯后系統(tǒng)，可表示為

式中：τpr為氣壓系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)，Cpr為氣壓系統(tǒng)常數(shù)，s為復(fù)變量。

設(shè)置反饋通道的目的是盡可能減少外部擾動(dòng)及模型誤差對(duì)控制系統(tǒng)造成的影響，本文采用基于PID 控制的反饋控制來(lái)消除模型誤差對(duì)控制效果的影響。

控制系統(tǒng)誤差附加前饋控制之后所計(jì)算的制動(dòng)力矩為

式中：Tr_req為后軸需求總制動(dòng)力矩，Tr_act為后軸實(shí)際總制動(dòng)力矩，Tmot_act為電機(jī)實(shí)際制動(dòng)力矩，Gm(s)為控制系統(tǒng)前饋通道傳遞。

協(xié)調(diào)控制的目標(biāo)是使得后軸需求總制動(dòng)力矩和實(shí)際總制動(dòng)力矩的差值為零，根據(jù)此目標(biāo)可得前饋通道傳遞為

故氣壓系統(tǒng)需求制動(dòng)力矩為

式中：Gb(s)為PID 反饋通道的傳遞函數(shù)，可以表示為

式中：kP、kI、kD分別為比例增益、積分常數(shù)、微分常數(shù)。

為消除反饋信號(hào)中被控對(duì)象Gpr(s)存在的滯后環(huán)節(jié)，保證控制系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性，加入Smith 預(yù)估控制傳遞函數(shù)，可以表示為

式中：τ為滯后時(shí)間。

3 FCV 制動(dòng)能量回收系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真

本文設(shè)計(jì)的HIL 仿真系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件包括：可編程電源、xPC上位機(jī)、目標(biāo)機(jī)PXI 系統(tǒng)、綜合信號(hào)管理單元、電控原件；軟件使用VeriStand 和MATLAB/Simulink 完成上位機(jī)控制人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)和燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)模型搭建[22]。

為驗(yàn)證本文提出的考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制的控制策略的可行性，在MATLAB/Simulink 環(huán)境搭建燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)控制策略模型，通過(guò)自動(dòng)代碼生成工具將模型轉(zhuǎn)化生成C 代碼，并燒寫(xiě)到整車(chē)控制器，連接到HIL。在WVU 系列循環(huán)工況中的城市和高速仿真工況對(duì)考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于協(xié)調(diào)的控制策略和未考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于規(guī)則的控制策略進(jìn)行HIL 仿真，并對(duì)其仿真數(shù)據(jù)：燃料電池功率、驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率、動(dòng)力電池功率、動(dòng)力電池SOC作對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)其仿真數(shù)據(jù)（電機(jī)制動(dòng)力矩、氣壓制動(dòng)力矩、總制動(dòng)力矩）進(jìn)行分析。

3.1 WVU 系列城市工況下HIL 仿真

圖2為WVU系列城市工況下燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池的功率HIL 仿真結(jié)果。

圖2 WVU 系列城市工況下燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池的功率HIL 仿真結(jié)果

由圖2 可以看出：燃料電池汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，在未考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于規(guī)則的控制策略下，PEMFC 降載時(shí)電機(jī)便停止工作，動(dòng)力電池以PEMFC降載時(shí)的功率進(jìn)行充電，而在考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于協(xié)調(diào)的控制策略下，PEMFC 降載的同時(shí)電機(jī)的功率便開(kāi)始增加，動(dòng)力電池以最大的充電功率進(jìn)行充電。

圖3為WVU 系列城市工況下動(dòng)力電池SOC 的HIL 仿真結(jié)果。

圖3 WVU 系列城市工況下動(dòng)力電池SOC 的HIL 仿真結(jié)果

由圖3 可知：本文提出的協(xié)調(diào)控制策略，相比于規(guī)則控制策略，城市工況結(jié)束時(shí)動(dòng)力電池SOC 提高1.3%，制動(dòng)能量回收率更高。圖4 為WVU 系列城市工況下車(chē)輪處驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣壓和總的制動(dòng)力矩HIL 仿真結(jié)果。

圖4a、4b 可以看出：城市工況下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，后輪的制動(dòng)力矩是由電機(jī)再生制動(dòng)力矩和氣壓制動(dòng)力矩協(xié)調(diào)分配的，本文運(yùn)用的基于協(xié)調(diào)的控制策略可沿著理想的制動(dòng)曲線分配前后軸的制動(dòng)力矩，是通過(guò)氣壓制動(dòng)力矩對(duì)電機(jī)制動(dòng)力矩進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償去滿足總的制動(dòng)力矩需求，電機(jī)制動(dòng)力矩可以根據(jù)PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性釋放出來(lái)，回收更多的能量，同時(shí)可較好地解決遲滯問(wèn)題[23]。

如圖4c 所示：在城市工況下，與基于規(guī)則的控制策略相比，基于協(xié)調(diào)的控制策略下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收過(guò)程中最大沖擊度降低3.2%，制動(dòng)舒適性有一定程度的提高。

圖4 WVU 系列城市工況下車(chē)輪處驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣壓和總的制動(dòng)力矩HIL 仿真結(jié)果

3.2 WVU 系列高速工況下HIL 仿真

圖5為WVU 系列高速工況下燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池的功率HIL 仿真結(jié)果。

圖5 WVU 系列高速工況下燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池的功率HIL 仿真結(jié)果

由圖5 可以看出：高速工況下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，在未考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于規(guī)則的控制策略下，PEMFC 降載時(shí)電機(jī)便停止工作，動(dòng)力電池同樣以PEMFC 降載時(shí)的功率進(jìn)行充電，在考慮PEMFC 動(dòng)態(tài)降載特性時(shí)基于協(xié)調(diào)的控制策略下，PEMFC 降載的同時(shí)電機(jī)的功率便開(kāi)始增加，動(dòng)力電池同樣以最大的充電功率進(jìn)行充電。

圖6為WVU 系列高速工況下動(dòng)力電池SOC 的HIL 仿真結(jié)果。如圖6 所示，本文提出的協(xié)調(diào)控制策略，相比于規(guī)則控制策略，高速工況結(jié)束時(shí)動(dòng)力電池SOC提高2.0%，整車(chē)制動(dòng)能量回收率更高。相比于城市工況，在高速工況下本文提出的協(xié)調(diào)控制策略制動(dòng)能量回收率更高。圖7為WVU系列高速工況下車(chē)輪處驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣壓和總的制動(dòng)力矩HIL 仿真結(jié)果。

圖6 WVU 系列高速工況下動(dòng)力電池SOC 的HIL 仿真結(jié)果

由圖7 可知：在高速工況下，與基于規(guī)則的控制策略相比，本文提出的協(xié)調(diào)控制策略下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收過(guò)程中最大沖擊度降低2.1%，制動(dòng)舒適性同樣有一定程度的提高。但在高速工況，本文提出的協(xié)調(diào)控制策略下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收過(guò)程中最大沖擊度高于城市工況。

圖7 WVU 系列高速工況下車(chē)輪處驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣壓和總的制動(dòng)力矩HIL 仿真結(jié)果

4 結(jié) 論

為更大程度地回收燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量，本文提出了一種考慮質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)降載特性的燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收協(xié)調(diào)控制策略，并進(jìn)行硬件在環(huán)仿真研究。主要結(jié)論如下：

當(dāng)燃料電池汽車(chē)在經(jīng)過(guò)在西弗吉尼亞大學(xué)系列循環(huán)工況中硬件在環(huán)仿真后，采用本文提出的考慮質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)降載特性基于協(xié)調(diào)的控制策略。相比于未考慮質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)降載特性基于規(guī)則的控制策略，城市工況下和高速工況下，仿真結(jié)束時(shí)動(dòng)力電池SOC 分別提高1.3%、2.0%，使得燃料電池汽車(chē)回收更多的制動(dòng)能量。同時(shí)城市工況和高速工況下燃料電池汽車(chē)制動(dòng)能量回收過(guò)程中最大沖擊度分別降低3.2%、2.1%，制動(dòng)舒適性有一定程度的提高。