考虑燃料电池耐久性的FCEV能量管理策略研究

为降低燃料电池的启停循环因素和动态负载循环因素对燃料电池性能的影响,保证燃料电池的耐久性,在等效氢气消耗最小策略基础上,增加负载限制策略和启停控制策略,实现对燃料电池输出的瞬时功率波动的限制和对燃料电池开启和关闭的控制.在更贴合车辆实际行驶情况的WLTC工况下进行仿真实验对比.结果 表明,本文提出的策略相较于不使用限制...     

燃料电池汽车深度节能分析

为有效提升燃料电池汽车整车经济性,仿真分析了不同构型因素对整车经济性的影响,基于提出的理论氢耗模型确定氢耗影响因素,并依次对各影响因素进行微观经济性分析。采用遍历权重系数动态规划方法确定所研究车型的氢耗极限,以探究控制策略因素对整车能耗的影响。研究终端约束动态规划中成本函数的确定方法,并基于此方法实现深度全局寻优。研究结果表明:有无超级电容对整车经济性影响不大,但FC+B构型相较于FC+B+C构型具有更好的经济性;从微观经济性角度定量分析出燃料电池效率、电机效率、滚动阻力系数、整车质量及再生制动策略对整车经济性影响的重要程度;功率跟随控制策略能较好地发挥整车经济性。对燃料电池汽车进行深度节能分析,揭示了提高整车经济性的有效途径,可为构型和部件的选择及控制策略的制定提供有效的理论依据。     

基于规则的混合型燃料电池汽车能量管理策略

针对燃料电池存在的启停次数多和耐久性差等问题，本文主要对燃料电池与锂电池组合的混合驱动型燃料电池汽车能量管理策略进行研究。结合燃料电池汽车动力系统结构布置形式，通过使用AVL Cruise软件，搭建燃料电池汽车整车模型，并对燃料电池汽车能量管理策略进行分析，给出了能量管理控制策略工作流程。同时，通过Matlab DLL方式，将在Matlab/Simulink中制定的能量管理策略模型加载到整车仿真模型中，采用NEDC测试工况进行仿真分析。仿真结果表明，车辆在NEDC循环工况运行过程中，仿真车速与期望车速重合度较高，呈现出较好的车速跟随效果，满足驾驶员对车速的需要，使动力电池SOC保持在合理范围内。改变仿真初始条件，当电池SOC初始值为75%,55%和45%时，氢气消耗量有所不同，最高可达2.131 kg/100 km,该研究对实车能量控制具有一定的借鉴意义。     

基于氮氢混合气为燃料的PEMFC性能仿真分析与研究

建立以氮氢混合气(氮氢摩尔浓度比1∶3)为燃料的盲孔阳极PEMFC二维动态模型,研究分析燃料电池在阳极流道末端吹扫阀未工作状态下电流与电压随着时间的变化、阳极流道内氢气浓度随时间与空间的变化、吹扫阀控制策略对燃料电池输出特性的影响以及燃料效率随电压的变化。结果表明,当吹扫阀关闭且输出电压一定时,电池的输出电流能够在对应的特定值稳定工作一段时间后急剧下降,其次合理的设置吹扫阀的吹扫时间能够保证电池稳定的工作,当输出电压为0.62V时,燃料电池的效率约为53%,比文献中的实验值高56%。研究结果能够为使用氨气重整气为PEMFC燃料的可行性提供参考。     

基于极小值原理的燃料电池客车能量管理策略

针对燃料电池客车动力系统,以氢耗最低为目标函数,以燃料电池输出功率为控制变量,并考虑燃料电池耐久性对控制变量进行约束,基于Pontryagin极小值原理设计能量管理策略。针对Pontryagin极小值原理仅适用于离线计算的缺点进行改进,设计了能适应不同工况的在线能量管理策略,并建立了燃料电池客车整车仿真模型。仿真结果表明:该能量管理策略在不同工况下具有较好的适应性,不同工况下燃料经济性和耐久性均优于传统开关模式能量管理策略。     

燃料电池电动汽车多能源匹配控制系统设计

针对燃料电池电动汽车使用燃料电池和镍氢电池组两套能源系统而产生的多能源匹配、管理和控制问题，分析了各种工况下的能量分配策略，提出了一种多能源自适应匹配方案；并设计了基于TMS320C2812型DSP的高效能量流控制电路，实现了多能源的协调控制。实验证明，该方案能保证燃料电池和镍氢电池组安全、稳定运行，并能大幅度提高车辆动力系统的性能和耐久性。     

基于神经网络的增程式电动汽车能量管理策略研究

针对以燃料电池堆为增程器的增程式电动汽车不同于一般燃料电池汽车的特点,提出了一种新的综合考虑燃料电池效率和蓄电池充放电效率的能量管理策略.基于神经网络将策略实现,并在由ADVISOR建立的整车模型上进行仿真验证,取得了更长的续驶里程.     

启停发动机电控系统的开发与实验研究

以某主机厂开发的启停式电控管理系统项目为依托,通过大量实验验证了启停式发动机电控管理系统的安全性和经济性。在验证启停式发动机电控系统在整车上实现其功能后,在整车转毂上基于ECE-EUDC道路工况得到了配备有启停系统的整车油耗和排放的结果。实验结果表明,该启停式发动机电控系统具有可靠的安全性,与传统汽车相比,油耗降低约0．4 L/100 km,实现了节能的目的。     

质子交换膜燃料电池堆建模与参数分析

质子交换膜燃料电池性能衰退与寿命预测研究需要依靠多物理仿真模型。为了满足燃料电池堆对仿真工具的要求,单电池模型被串联起来建立了一个燃料电池堆二维模型。在每个单电池内,考虑了各个组件的气体成分,带电离子和水分子的耦合传输特性。以10个单电池组成的电堆为例,将电池堆性能的影响因素归结为内部性能参数和操作运行过程中的控制参数。得到了燃料电池堆的气体浓度分布、阴阳极湿度分布、局部电流密度分布和整体温度分布等。最后对电池内部性能参数和操作参数进行分析,发现提高催化层活性比表面积可改善活化损失;提高质子交换膜电导率可改善欧姆损失;提高扩散层孔隙率可改善浓差损失。为PEMFC性能优化设计和操作条件的选择打下基础。     

混合动力燃料电池客车发展趋势

汽车能耗和排放污染问题近年来已引起广泛关注,以氢气为燃料的燃料电池汽车是实现近零排放的可行途径.介绍了混合动力、燃料电池技术各自的特点和需要解决的关键技术,以及目前在客车领域应用的情况.对两种技术做了对比分析研究.研究结果表明:混合动力、燃料电池技术很大程度改善了整车经济性和可靠性.     

Powertrain design and energy management of a novel coaxial series-parallel plug-in hybrid electric vehicle

For a series plug-in hybrid electric vehicle,higher working efficiency can be achieved by the drive system with two small motors in parallel than that with one big motor alone.However,the overly complex structure will inevitably lead to a substantial increase in the development cost.To improve the system price-performance ratio,a new kind of series-parallel hybrid system evolved from the series plug-in hybrid system is designed.According to the technical parameters of the selected components,the system model is established,and the vehicle dynamic property and pure electric drive economy are evaluated.Based on the dynamic programming,the energy management strategy for the drive system under the city driving cycle is developed,and the superiority validation of the system is completed.For the studied vehicle driven by the designed series-parallel plug-in hybrid system,compared with the one driven by the described series plug-in hybrid system,the dynamic property is significantly improved because of the multi-power coupling,and the fuel consumption is reduced by 11.4%with 10 city driving cycles.In a word,with the flexible configuration of the designed hybrid system and the optimized control strategy of the energy management,the vehicle performance can be obviously improved.     

燃料电池客车系统建模与能量管理策略

为合理地分配燃料电池电动客车行驶过程中的能量供给,使车辆在保证动力性能的前提下提高经济性能,基于MATLAB/Simulink搭建燃料电池客车整车前向仿真模型,并利用Stateflow建立4种规则式能量管理策略,研究策略对车辆经济性的影响。仿真结果表明,本文提出的4种策略均满足CHTC-C工况的运行需求,其中基于开关控制策略的规则三的经济性能最好,每百公里等效氢气消耗量为6.447 kg。     

考虑电池寿命的插电式混合动力汽车能量管理优化

考虑电池寿命对插电式混合动力汽车全寿命周期成本的影响,以综合燃油消耗和电池寿命衰减最小为目标开展电池充放电功率的多目标优化研究. 引入权重系数将多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用动态规划（DP）算法求解实现全局最优,并根据优化结果选择最优权重系数. 为了解决动态规划算法运算速度慢、须预知工况的缺陷,以最优权重系数的优化结果训练神经网络控制器并将其应用于控制策略中. 仿真结果表明,与以油耗为单一目标的优化相比,多目标优化可使电池寿命衰减减少13.5%,而燃油消耗仅增加0.5%,在保证燃油经济性的同时有效减少电池寿命的衰减程度;基于神经网络的控制策略有效克服了动态规划算法的缺点并能达到与其相近的运算效果,具有较好的应用前景.     

混合动力汽车经济型巡航的车速规划策略

选取功率分流式混合动力汽车为对象,以燃油消耗最小为目标开展巡航场景下的经济车速规划研究. 结合车辆动能管理与等效燃油最小化策略（ECMS）,提出增强型等效燃油最小化策略（R-ECMS）. 运用极小值原理推导油电等效系数,建立动能与电能间的等效关系;结合电能与燃油之间的等效关系,将车辆动能变化和电能消耗统一转化成燃油消耗. 为了兼顾电池SOC平衡以及车辆通行速度,采取非支配排序遗传算法优化R-ECMS权重系数中的参数. 仿真结果表明,与传统能量管理策略ECMS相比,R-ECMS可以降低8.06%的燃油消耗. 与采用最优算法的动态规划策略相比,R-ECMS能在实现次优的优化效果的同时大幅降低计算时间. 同时,与ECMS相比,R-ECMS在其他仿真场景下能实现6.94%的节油率,具有较好的泛化性能和应用前景.     

混合动力系统加速工况能量流控制策略

加速工况是车辆运行的非稳定工况,传统车辆在该工况下是为了保证足够的动力性而消耗大量燃油.通过对混合动力汽车加速工况的试验测试,研究混合动力系统能量流控制策略,分析混合动力汽车在加速工况下如何保障足够动力性而又能有效控制燃油消耗,达到既有足够动力又有效控制燃油消耗的目的.结果表明：混合动力汽车加速工况下发动机仍然能保持一个相对稳定的工作状态,而又不失动力性,很好地节约燃油,减少排放.     

静液传动混合动力车辆控制策略优化

为了提高静液传动混合动力车辆的燃油经济性,在Matlab/Simulink平台上建立了整车动态性能仿真分析模型,建立逻辑门限控制策略参数优化的有约束非线性规划模型,以燃油消耗率为优化目标,以发动机主动充压转矩差值和主动充压压力限值为优化对象,运用多目标遗传优化算法,在不同的循环工况下对静液传动混合动力系统工作模式的选择...     

系统效率最优的功率分流式混合动力汽车非线性预测控制

针对一种基于双行星排构型的功率分流式混合动力汽车,建立系统动态模型,准确描述其转速转矩耦合关系,通过建立各部件的效率模型,分析不同模式下系统的工作效率. 设计控制器结构框架,以系统工作效率和电池充放电平衡为目标,构建基于模型预测控制的优化问题,采用一步马尔科夫链模型预测驾驶员需求转矩及车速,将有限时域内的优化问题转化为非线性规划问题,基于序列二次规划算法实现优化求解. 仿真研究表明,基于系统效率最优的预测控制器能够维持电池的充放电平衡,在美国城市驾驶循环（UDDS）下,当电池初始电池荷电状态（SOC）分别为0.50、0.55和0.60时,相较于以发动机燃油消耗最优为目标,车辆等效燃油经济性分别提高了7.17%、5.73%和10.11%,验证了控制器的有效性和优越性.     

前后轴独立驱动的增程式电动汽车整车控制策略

纯电动汽车因续驶里程短和充电速度慢等原因制约了其进一步发展,增程式电动汽车在保证较低燃油消耗率的前提下弥补了纯电动汽车的缺陷。本文以前后轴独立驱动的增程式电动汽车为例,以保证整车的动力性能和降低燃油消耗率为出发点,提出了前后轴独立驱动增程式电动汽车的整车逻辑门限控制策略,该策略控制发动机的工作点随整车需求功率的变化而工作在不同的最优燃油消耗点上。仿真分析可知发动机在不同工况下均可以工作在低燃油消耗点附近,这表明该控制策略可实现对整车燃油经济性的良好控制。     

金属带式无级变速传动系统与发动机的匹配及其控制策略

建立了发动机燃油经济性模型,并在此基础上研究了发动机与无级变速传动系统的匹配策略,确定了发动机的目标转速与车速的关系。以实现汽车瞬态过程的动力性和稳态过程的经济性为依据,确定了综合控制策略。改进后的综合控制策略弥补了最佳燃油经济性控制策略的不足,提高了瞬态工况的动力性能,同时保持了稳定状态下系统的燃油经济性,改善了系统的性能。