燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化

为研究一类以质子交换膜燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力有轨电车能量管理问题,首先介绍该类有轨电车的混合动力系统结构和工作特点,提出一种基于系统工作模式的逻辑门限式能量管理策略,工作模式的切换通过多个控制参数来实现。针对该能量管理策略中控制参数的不确定性,应用多目标遗传算法,将整车超级电容和动力电池的最小配置成本以及有轨电车运行的能耗、准时性、准地点停车作为优化目标,对影响列车动力性能的主要能量管理策略控制参数进行优化。以国内某规划线路为实例,在已通过实车试验数据验证的系统仿真模型中进行优化分析,优化结果表明,在保证列车动力性能的前提下,优化后列车的总牵引能耗减少了约12.5%,回收的再生制动能量增加了约14.5%,燃料电池的平均效率提高了约0.83%;同时通过优化得到了超级电容和动力电池的最小容量配置,为整车车载储能系统的冗余配置提供参考。     

某型纯电动轿车动力系统参数匹配与优化

以某款纯电动轿车为研究对象,根据其动力性与经济性设计指标,提出一种基于NEDC行驶工况的参数设计方法,对该车的电动机和动力电池进行了选型与参数匹配。为了在满足动力性指标的基础上进一步提升经济性,针对变速器和主减速器参数提出一种基于自适应模拟退火算法的多目标优化方案,利用权重法将表征汽车动力性的多目标优化问题转化为单目标优化问题,得到综合动力性优化目标函数,并将一次NEDC工况总能耗作为经济性优化目标函数,再基于自适应模拟退火算法得到多目标优化问题所需的最优解。仿真结果表明优化后车辆的综合性能有较好提升。     

某纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真分析

合理的参数匹配是电动汽车发挥最佳动力性能和经济性能的关键所在。以某公司立项的纯电动汽车为研究对象,其整车参数和动力性能指标根据双100标准设定,采用辅能源单变换器并联的复合电源结构,对其配置的低电压电池动力系统进行了相应的参数匹配计算,并应用ADVISOR进行仿真,对不同工况进行分析。仿真结果显示匹配方案较好地满足了该复合电源结构电动汽车的动力性能及经济性能要求,电池具有良好的充放电特性,可供相应电动汽车设计参考。     

基于simulink的纯电动客车动力系统参数匹配与性能仿真

以某款电动公交车为样车,在满足其动力性能和续航里程达到规定的要求下,基于工况进行动力系统参数匹配,缩小电机、动力电池等核心部件的选型范围,确定配置方案。基于simulink对选定配置方案进行整车性能仿真,得到CCBC工况电机运行工况、电机SOC及利齿曲线,验证其性能指标,并通过AVL CRUISE进行相同工况和配置的仿真对比,确保仿真结果的可靠性,为整车开发提供依据。     

基于Matlab和Cruise的纯电动汽车动力系统设计与仿真

针对某型纯电动SUV汽车动力系统参数设计优化问题,对纯电动汽车动力电池、驱动电机、传动方式、传动参数等方面进行了研究,对纯电动汽车动力系统参数匹配进行了设计优化,提出了一种基于汽车行驶工况的设计方法。根据整车的基本参数及目标性能确定驱动电机和动力电池,以电动车动力性指标为约束条件计算传动比的可行域,用Matlab编程计算了整车动力性及50 km/h等速工况下续驶里程,借助Cruise软件建立了整车动力传动系统仿真模型,在传动比可行域内计算了NEDC和FTP 75循环工况电动车传动比与能耗之间关系,进行了区间传动参数匹配优化,仿真结果满足设计目标。研究结果表明:该方法能够合理地对纯电动汽车动力系统进行参数匹配,提高纯电动汽车的动力性和能耗经济性。     

混合动力现代有轨电车仿真系统研究

针对一类车载储能式混合动力现代有轨电车,考虑样车动力系统总成和控制系统优化的需求,介绍有轨电车的混合动力系统结构和工作原理,分析混合动力有轨电车系统的能量流和数据流,通过开发系统中关键部件的模型,建立基于"后向仿真为主,前向仿真为辅"混合仿真方法的混合动力现代有轨电车仿真系统。以某车载储能式混合动力现代有轨电车为研究对象,对其在一条规划线路上的运行过程进行仿真分析。仿真结果表明,仿真系统可根据不同动力系统的配置参数,快速的仿真计算整车的动力性能和储能系统的工作状态,满足了混合动力有轨电车样车研发的前期验证需求,为储能式有轨电车的零部件选型、参数匹配优化和控制系统的开发提供支持。     

电动汽车动力系统参数多目标优化方法

提出一种以电动汽车的综合性能需求为驱动,基于质量功能展开和径向基函数的动力系统参数多目标优化方法。以包含成本、工况能耗和续驶里程等的综合性能最优为目标、以动力系统部件特征参数为设计变量,建立动力系统参数多目标优化的数学模型;基于质量功能展开建立整车性能需求和技术特性指标的耦合模型,确定子目标函数的权重系数;基于Modelica建立整车性能仿真模型并构建工况仿真的径向基函数响应面模型;采用模拟退火算法进行动力系统参数的综合目标优化设计。以某款电动汽车进行实例验证,优化方案的车辆综合性能提升了6%,证明了研究方法的有效性。     

某型纯电动汽车动力系统参数匹配与优化研究

根据某型纯电动汽车性能指标设计要求,在对其动力传动系统进行结构分析及理论计算的基础上,合理匹配动力电池、驱动电机、传动比等参数并选型。考虑动力传动系部件参数对整车性能的影响,提出一种基于多目标遗传算法的纯电动汽车参数优化方案,该方案以续驶里程及能量消耗作为优化目标,以最高车速、加速时间及爬坡度等指标作为约束条件,以传动系速比为优化变量建立参数优化模型进行求解,得到最优传动比。仿真及实车试验结果表明,文中采用的纯电动汽车动力系统参数匹配方法及优化算法合理、有效。     

有轨电车动力系统设计及参数优化

基于燃料电池有轨电车的整车工况,设计了"燃料电池+动力电池"的动力系统结构。以燃料电池功率和动力电池单体并联数量作为优化参数,设计了联合优化算法结构。采用庞特里亚金极小值原理分配燃料电池和动力电池功率,确定燃料电池功率和动力电池容量参数组合可行区域,并解决在不同参数组合条件下最优状态初值的选取问题,得到了成本最小的最佳参数组合并作为参数优化结果。研究结果表明:随着燃料电池功率逐渐增加,燃料电池工作点移动到高效率区域,同时燃料电池最大效率点在约为占总功率的18%上,参数优化结果为今后的工程化设计提供技术支撑。     

基于硬件在环仿真的复合电源能量管理研究

基于建立的电动汽车用复合电源系统的能量管理策略,采用硬件在环仿真试验的方法进行验证。针对插电式混合动力电动汽车在城市道路上的纯电动驱动模式工作特性,提出一种针对复合电源系统的基于规则的逻辑门限值的能量管理策略,并且搭建了硬件在环仿真试验台。基于北京城市典型工况的硬件在环仿真结果表明,所建立的复合电源能量管理系统能够有效地降低对动力电池的大电流冲击,提高整车的动力性和经济性,延长动力电池的使用寿命。为复合电源系统在实车上应用提供了理论和试验依据。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动系统参数多目标优化匹配

为改善四轮轮毂电机驱动电动汽车平顺性和降低整车能耗,提出一种驱动系统参数多目标优化匹配方法.基于台架测试数据,建立永磁同步轮毂电机广义效率模型和质量模型;分别以经济性和稳定性为目标,基于动态规划法提出最优驱动与制动扭矩分配策略;以降低整车能耗和簧下质量为优化目标,求解驱动系统参数多目标优化匹配问题,获得整车能耗与簧下质量的帕累托最优集.仿真结果表明,在不同动力性指标约束下,整车动力性和经济性之间存在矛盾关系,动力性指标越高,车辆在测试工况下的能耗也越高,驱动系统最优配置方案为"前轴大电机,后轴小电机";电机尺寸优化时,应尽量减小电机轴向尺寸,以提升车辆的操稳性和平顺性;驱动系统能耗与测试工况具有强相关关系,构建具有地域特异性的测试工况对轮毂电机设计具有重要意义.     

基于Cruise对某纯电动公交车动力系统匹配与仿真分析

动力性与经济性是车辆基本性能的重要评价指标,也是产品开发过程、用户实际使用过程中重点考虑、关注的内容。根据该车型设计要求的输入,在理论设计和工程经验的基础上对其驱动电机、后桥主减速比、轮胎以及动力电池进行匹配计算。匹配计算得出主要动力总成部件参数后,为充分验证匹配计算结果,提升整车匹配设计的真实性、符合度,在AVL CRUISE软件上搭建该车辆模型,配合道路试验数据库,以相近配置车型在试验场实测行驶阻力为基础输入模型进行仿真分析,证明匹配计算的结果满足设计要求。该仿真分析不仅验证匹配计算是否满足设计指标要求,同时还可以模拟仿真车辆在C-WTVC、CHTC等循环工况下车辆能量消耗状况,循环工况下能量消耗量更加符合车辆实际使用工况,是车辆设计的重要指标;在后续产品性能优化及动力总成配置参数变更等项目开发中,基于软件模型的模块化设计理念,通过修改模型参数能快速获取相关试验项目结果,以满足现如今产品快速迭代背景下短周期的设计实践要求,为企业产品及模块化研究节约成本,缩短周期奠定坚实基础。     

纯电动商务车动力系统匹配与性能仿真

以某公司研发的一款纯电动商务车为研究对象,针对其动力性和续驶里程的要求,在理论分析和计算的基础上对动力系统进行参数匹配,并基于CRUISE软件搭建了整车仿真模型,通过对其动力性和续驶里程进行多次性能仿真以优化驱动电机的匹配参数,选用80km/h匀速循环工况和NEDC循环工况对动力电池组SOC变化进行分析,闭环仿真及优化分析结果表明:在山区城市道路下,纯电动商务车的动力性和续驶里程得到了明显提升,满足了设计要求,为纯电动汽车的研发提供了参考。     

无接触感应供电有轨电车自动驾驶节能运行研究

针对无接触感应供电有轨电车进行了无人驾驶速度曲线优化研究,为得到相对优化的自动驾驶运行策略,首先建立了列车运动学模型、车载储能装置电路模型和储能系统能耗计算模型,以储能系统能耗、准时性为目标建立无接触感应供电有轨电车节能运行优化模型,采用基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法进行求解优化。以国内某条实际线路为例,通过建模仿真对比验证优化结果。该方法具有较好的可行性,可以为有轨电车无人驾驶运行优化提供参考。     

基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化

协调优化混合动力系统设计参数和控制策略参数是提高功率分流式双模混合动力系统综合性能的关键。针对现有多目标遗传算法、粒子群算法以及模拟退火等优化算法实施难度高、求解周期长的问题,以汽车动力性能和电池SOC平衡为约束条件,将油电转换系数引入目标函数,提出一种基于多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm, MIGA)的动力系统设计参数和控制参数集成优化方法。利用Isight仿真平台进行建模仿真,结果表明,在保持车辆动力性、车速跟随以及电池SOC平衡的基础上,相较于优化前,在中国典型城市公交工况下系统等效油耗降低了0.21L/100km,对应节油比例为1.3%。对参数优化后的经济性仿真结果分析发现,优化后发动机向着高负荷区域移动,工作情况得到改善;电机MG1和MG2效率均有不同程度的提高,较好的验证了所提出的参数优化方法的有效性。     

电池动力重载四足机器人复合电源设计与仿真

足式机器人在高速行走过程中与环境交互作用强,载荷强交变,过载系数大,对于电池动力重载四足机器人来讲,动力电源需频繁、快速释放较大功率,常规动力电池系统难以兼顾轻量化、经济性和交变的功率要求,易造成直流母线电压剧烈波动,影响用电设备的正常工作,亟需具有高功率密度和高能量密度电源作为电池动力重载四足机器人的动力电源。从高速行走工况的仿真功率特性分析出发,得知需求电源峰值功率与平均功率之比远大于普通锂电池放电水平,且需求功率变化频繁,并分析了锂电池和超级电容放电特性,并提出锂电池和超级电容的复合电源设计方案,建立了复合电源的数学模型;结合复合电源系统动力性、经济性和轻量化的要求,提出了基于MATLAB遗传算法的锂电池和超级电容优化匹配方法,最后设计基于门限值的能量管理控制策略,并对匹配后的复合电源进行仿真,仿真结果表明设计的复合电源系统满足动力系统的对电源的要求,验证了设计的正确性和控制策略的有效性。     

基于多工况的汽车碰撞乘员约束系统参数匹配的研究

针对单一工况匹配的安全气囊系统不仅在其他工况下不能保证对乘员的保护效能,而且还极有可能产生更大的伤害。以国产某轿车为例,建立该车的前排乘员侧约束系统的数学仿真模型,针对美国FMVSS208法规所要求的正面刚性固定壁障垂直碰撞的四种工况进行乘员响应的仿真计算,并对该车的约束系统参数进行多工况优化,同时提出了基于多工况的乘员约束系统参数优化方法。所提方法能够使乘员约束系统在不增加配置的基础上,满足更多种工况下的假人伤害值要求。     

基于粒子群算法的PHEV动力参数和控制策略参数优化

以某款新开发的插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)为研究对象,在完成传动参数匹配和控制策略设计的基础上,利用CRUISE建立了PHEV整车仿真模型。采用优化软件Isight集成Cruise整车模型,建立了以动力性能指标为约束条件,以百公里燃油消耗量和排放性能为目标的PHEV参数优化的模型,利用粒子群优化算法对PHEV的传动系统参数和控制策略参数进行多目标综合优化,并进行了仿真分析比较。结果表明,在UDDS循环工况下进行动力参数优化后的PHEV百公里燃油消耗降低12.5%,等效百公里燃油消耗降低10.7%。     

基于ANSYS的某小型家用车盘式制动器轻量化设计

针对小型家用汽车盘式制动器的轻量化设计，对制动盘进行有限元分析，并进行多目标优化。通过灵敏度分析，建立制动盘各尺寸参数对制动性能及质量的贡献度，快速挑选出优化变量。以制动盘质量最轻、制动盘表面最高温度最低和最大等效应力值最小为目标函数，建立多目标优化数学模型。采用Ansys中基于控制精英策略的二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithms, NSGA-Ⅱ)混合变种对其进行优化，优化后进行仿真验证，制动盘质量减轻了29.2%,并在相同工况下试验，验证了仿真结果的正确性，实现了制动盘的轻量化，为盘式制动器设计提供参考。     

电动汽车复合电源参数的精英受控NSGA-Ⅱ算法优化

为了降低电动汽车复合电源初始成本、更换成本及电耗,提出了基于动态精英受控NSGA-Ⅱ算法的参数优化方法.对研究对象的复合电源连接方式进行了介绍,制定了车辆能量管理方法.以降低复合电源成本和电耗为目标,建立了复合电源参数的多目标优化模型.在NSGA-Ⅱ算法中引入了动态拥挤度排序策略,可以有效提高基因多样性,从而提出了动态精英受控NSGA-Ⅱ算法的模型求解方法.在UDDS循环工况下对复合电源参数进行优化,与NSGA-Ⅱ算法优化结果比,动态精英受控NSGA-Ⅱ算法优化结果的锂电池和超级电容放电深度更低、制动能量回收量和电池放电效率更高,有效降低了复合电源成本和电耗.