[发明专利]一种氢燃料电池混合动力汽车的能量管理方法

权利要求书

1.一种氢燃料电池混合动力汽车的能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一)：建立混合动力汽车能量管理系统模型；

步骤二)：采集混合动力汽车不同工况下的数据，利用最近邻方法，对上述的数据进行处理，获得具有普适性的需求功率转移概率矩阵，然后以储能系统SOC和总氢耗ECMS为学习目标，获得最优混合动力汽车能量管理策略；

步骤三)：基于步骤一)建立的混合动力汽车能量管理系统模型，结合需求功率的变化率、锂电池和超级电容SOC数据，并通过自适应模糊低通滤波器进行分频解耦，对氢燃料电池混合动力汽车进行能量管理；

在步骤二)中，基于历史数据的混合动力汽车能量管理深度强化学习策略的过程如下：

1.采集大量不同工况的数据，以获得更具普适性混合动力汽车能量管理策略；

2.利用最近邻方法，对上一步的数据进行处理，获得具有普适性的需求功率转移概率矩阵：

其中，p_k,ij表示速度为k时，需求功率由i到j的转移概率；N_k,ij表示速度为k时，学习样本中需求功率由i到j的转移次数；N_k,i表示速度为k时，学习样本中需求功率由i转为其他功率的转移总次数；

为了保证混合动力汽车能量管理策略的最优性和实时性，以储能系统SOC和总氢耗ECMS为学习目标，设计多目标优化问题：

min C_total(t)＝k_FCC_FC(t)+k_BATC_BAT(t)+k_UCC_UC(t)；

其中，SOC_BAT和SOC_UC分别表示电池和超级电容的荷电状态；和分别表示单位时间内电池充放电时的荷电状态变化率；P_FC(t)和P_BAT(t)分别表示燃料电池和电池在t时刻的输出功率；P_FC(t)_min和P_FC(t)_max分别表示燃料电池在t时刻输出功率的最小和最大值；

通过上述公式获得最优混合动力汽车能量管理策略；

同时由模糊自适应低通滤波器确定正功率P_demand.pos分流，其具体内容如下：

根据功率P_demand和储能系统加权SOC的不同组合，设计的模糊规则如下：

1)负载总需求功率P_demand为负时，储能系统回收能量

①SOC_ESS≤0.5时，当P_demand≤-0.4P_rating为，选取u_f＜0.02；当-0.4P_rating＜P_demand≤-0.1P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；

②0.5＜SOC_ESS≤0.6时，当P_demand≤-0.7P_rating时，选取u_f＜0.02；当-0.7P_rating＜P_demand≤-0.4P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；当-0.4P_rating＜P_demand≤-0.1P_rating时，选取0.03≤u_f＜0.05；

③0.6＜SOC_ESS≤0.7时，当P_demand≤-0.4P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；当-0.4P_rating＜P_demand≤-0.1P_rating时，选取0.04≤u_f＜0.06；

④0.7＜SOC_ESS≤0.8时，当P_demand≤-0.4P_rating时，选取0.04≤u_f＜0.06；当-0.4P_rating＜P_demand≤-0.1P_rating时，选取0.06≤u_f＜0.08；

⑤0.8＜SOC_ESS≤1时，当P_demand≤-0.4P_rating时，选取0.06≤u_f＜0.08；当-0.4P_rating＜P_demand≤-0.1P_rating时，选取0.08≤u_f＜0.1；

2)当-0.1P_rating＜P_demand＜0.1P_rating时，所有情况均选取0.08≤u_f＜0.1；

3)负载总需求功率P_demand为正时，储能系统释放能量

①SOC_ESS≤0.6时，当0.1P_rating≤P_demand＜0.4P_rating时，选取0.06≤u_f＜0.08；当0.4P_rating≤P_demand＜0.7P_rating时，选取0.04≤u_f＜0.06；当0.7P_rating≤P_demand时，选取0.02≤u_f＜0.04；

②0.6＜SOC_ESS≤0.7时，当0.1P_rating≤P_demand＜0.4P_rating时，选取0.04≤u_f＜0.06；当0.4P_rating≤P_demand＜0.7P_rating时，选取0.04≤u_f＜0.06；当0.7P_rating≤P_demand时，选取0.02≤u_f＜0.04；

③0.7＜SOC_ESS≤0.8时，当0.1P_rating≤P_demand＜0.4P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；当0.4P_rating≤P_demand＜0.7P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；当0.7P_rating≤P_demand时，选取u_f＜0.02；

4)0.8＜SOC_ESS≤1时，当0.1P_rating≤P_demand＜0.4P_rating时，选取0.02≤u_f＜0.04；当0.4P_rating≤P_demand＜0.7P_rating时，选取u_f＜0.02；当0.7P_rating≤P_demand时，选取u_f＜0.02。