车用复合电源模糊控制策略研究

将模糊控制策略应用于车用复合电源的管理中.基于超级电容和动力电池组的试验数据建立了其动态仿真模型,制定了复合电源的模糊控制策略和逻辑门限控制策略.依据选择的复合电源拓扑结构,选择城市测功机循环工况(UDDS),针对复合电源在整车上的应用进行了此两种控制策略的仿真对比分析.仿真结果表明,模糊控制策略可以更好地发挥超级电容...     

插电式混合动力汽车车载复合电源功率分配策略研究

将原有插电式混合动力汽车单一电源系统改造成复合电源系统,根据整车性能要求及所用循环工况对车载电源的能量和功率需求解耦,完成动力电池和超级电容的参数匹配;在Matlab/simulink中建立复合电源功率分配策略,仿真结果表明,采用复合电源能减少动力电池循环充电次数,有效避免大电流对动力电池的冲击,充分发挥超级电容的高比功率特性,与改造前相比,燃油经济性提高3.4％,纯电动行驶里程增加1.3％.     

混合动力客车用超级电容参数匹配及性能分析

超级电容具有大电流充放电能力、充放电效率高、循环寿命长和低温性能好的优点,但是能量密度低、电压保持能力较差、成本相对较高,在混合动力客车上应用较多.本文基于某车厂二代混合动力客车对电源系统的性能要求和超级电容的充放电特性,进行电源系统参数匹配及仿真分析.分析结果表明超级电容满足混合动力客车性能要求,应用效果较好.     

Adaptive control of a hybrid power system in electric vehicles

在由双向电源变换器连接动力电池组和超级电容组形成的电动汽车混合电源系统中,实现了双向电源变换器的电源外特性设计,通过实时检测动力电池组的放电电流,实现了超级电容组的充放电状态和电流的自适应控制.建立了电源变换器外特性模型,描述了动力电池组放电电流和超级电容组充放电电流之间的定量关系.在此基础上,设计了双向电源变换器的控制电路.试验结果表明,在城市工况下,混合电源系统中动力电池组的峰值放电电流降低了60%,这有利于提高动力电池组的使用耐久性.     

金属与粉末冶金

美科学家研制出铌金属超级电容材料美国加州大学洛杉矶分校亨利·萨穆埃利工程与应用科学学院的研究人员,成功研制出一种新的超级电容材料,并证明其能快速地存储和释放能量,有望广泛应用于城市电网、混合动力汽车的再生制动系统等能源传送系统。据了解,由材料科学和工程学教授布鲁斯·杜恩领导的科研团队合成出了一种氧化铌,并证明其拥有稳定的储能能力。这种新材料将被用在"超级电容"     

混合动力汽车能量回收制动控制策略研究

为了满足混合动力电动汽车(HEV)制动安全性的要求并使其有效地进行能量回收,在分析比较了不同能量回收制动控制策略的基础上,针对EQ7200HEV-C并联型混合动力汽车的制动系统设计开发了一种全新的综合制动控制策略.该控制策略采用逻辑门限控制逻辑对传统的液压制动力矩进行动态调整,采用模糊控制逻辑对电机施加的能量回收制动力矩进行动态调整,两者的有效结合确保了制动安全下的能量有效回收.仿真及试验结果验证了该控制策略的有效性和稳定性.     

混合动力电动公交汽车(HEB)再生制动的控制策略与性能仿真

分析了典型循环工况下城市公交汽车制动能量随制动减速度变化的分布规律,根据城市公交汽车车速变化大,制动频繁且制动强度较低的特点,提出了适合于混合动力电动公交汽车(HEB)的再生制动控制策略——低制动强度时优先采用再生制动,高强度时按比例复合再生制动与摩擦制动。这种控制策略既可保证低制动强度时制动能量的再生利用,又可保证制动效能和制动安全性的要求。针对EQ6110HEV混合动力电动汽车进行的再生制动性能仿真计算表明：不同循环工况下,采用这种再生制动控制策略的HEB均有较好的节能效果,可降低能耗10％～25％。     

并联混合动力汽车控制系统设计及控制策略研究

为混合动力汽车建立了分层控制系统,并用最优控制和模糊逻辑等方法进行了控制策略的研究.并联混合动力汽车控制系统包括能量管理策略和能量管理策略的实现两个层面,能量管理策略层根据驾驶员输入和车辆状态确定动力传动系统各部件目标工作状态;能量管理策略实现层以行驶平顺性和离合器磨损为目标对发动机、电机、离合器和变速系统进行协调控制.仿真及试验结果表明,分层控制系统能够实现整车控制要求的功能以及整车的燃油经济性指标、行驶平顺性和离合器磨损指标等设计目标.     

美国研制出高性能超级电容材料

美国加州大学洛杉矶分校亨利.萨穆埃利工程与应用科学学院的研究人员成功研制出一种新的超级电容材料,并证明其能快速地存储和释放能量,有望广泛应用于城市电网、混合动力汽车的再生制动系统等能源传送系统。相关研究成果发表在4月14日出版的《自然.材料学》杂志上。     

基于Stacking融合模型的PHEV复合储能系统实时能量分配策略

为了解决插电式混合动力汽车单一电池低比功率、无法响应暂态功率需求的问题,设计了电池和超级电容并联式复合储能系统。同时针对采用动态规划法优化负载电流分配时缺乏实时性的问题,利用不同驱动工况下动态规划优化的结果构成训练集进行训练,并综合GRU网络以及XGBoost算法,提出了一种Stacking集成学习框架下多模型融合的能量分配策略。仿真结果表明,与仅使用单一电池的储能系统相比,基于Stacking融合模型的实时能量分配系统在UDDS和US06两种循环工况下,电池峰值电流分别降低了48.7%和50.8%,有效削弱了电池的峰值电流,提升了电池的整体性能。     

燃料电池汽车能量管理系统运用复合模糊逻辑控制的研究

合理分配不同动力源的输出功率是燃料电池汽车能量管理的重要环节。针对"燃料电池+蓄电池（FC+B）"混合动力汽车,提出一种用复合模糊逻辑控制的能量管理策略。该策略根据负载需求功率、蓄电池当前荷电状态（state of charge,SOC）以及目标区SOC动态调整功率分配。通过MATLAB/Simulink对所提出的复合模糊逻辑控制进行验证。仿真结果证明,当蓄电池SOC适中时（以H_SOC表示荷电状态值,当H_SOC=60%时）,SOC在复合模糊逻辑控制策略与功率追踪策略下变化基本相同,但前者的氢耗量减少0.54 g;当蓄电池初始SOC较低或较高时（分别以H_SOC=39.8%和H_SOC=80.2%为例）,相较于功率追踪策略,该策略使蓄电池SOC逐渐接近目标区。运用复合模糊逻辑控制可以降低混合动力系统的总能耗,提高系统的效率,控制更加灵活,具有一定的实用价值。     

A Nonaqueous Potassium‐Based Battery–Supercapacitor Hybrid Device

A low cost nonaqueous potassium‐based battery–supercapacitor hybrid device (BSH) is successfully established for the first time with soft carbon as the anode, commercialized activated carbon as the cathode, and potassium bis(fluoro‐slufonyl)imide in dimethyl ether as the electrolyte. This BSH reconciles the advantages of potassium ion batteries and supercapacitors, achieving a high energy density of 120 W h kg^?1, a high power density of 599 W kg^?1, a long cycle life of 1500 cycles, and an ultrafast charge/slow discharge performance (energy density and power density are calculated based on the total mass of active materials in the anode and cathode). This work demonstrates a great potential of applying the nonaqueous BSH for low cost electric energy storage systems.     

PMSM馈能系统硬件在环仿真研究

为对电动汽车动力电机馈能效率进行研究,方便馈能效率的测量,提出一种基于滑模控制算法的PMSM(permanent magnet synchronous motor)馈能研究方法,即通过控制电动机的输入电压与电流来驱动相同性能的电动机发电。首先以馈能理论为基础,建立包含滑模变结构控制、空间矢量、PMSM等模块的PMSM馈能系统仿真模型,并进行离线仿真分析。结果表明:采用所提出的馈能方法可达到70%左右的馈能效率,具有一定的可行性。同时,建立PMSM馈能系统dSPACE硬件在环试验平台,对其进行硬件在环试验验证。试验结果表明:电动机馈能效率在60%~80%的范围内,与离线仿真所得结果较为接近。这不仅验证了所建立的馈能仿真模型的正确性,且进一步证明了纯电动汽车动力电机自身馈能在节能方面的可行性。所提出的馈能方法能够为目前现有馈能方式提供更多选择,硬件在环试验研究也能够为后续的PMSM台架和实车试验研究提供一些技术支持。     

超级电容器复合电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型的储能元件,具有高功率密度和高循环寿命等优点,在许多领域特别是混合电动汽车领域具有广阔的应用前景.而电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一,高性能电极材料的合成和优化是目前超级电容器研究的重点.综述了超级电容器的储能原理、超级电容器复合电极材料的制备、性能、以及发展方向.     

Principle, design and experimental validation of a flywheel-battery hybrid source for heavy-duty electric vehicles

The design and the integration of an electromechanical storage system into an electric vehicle power train are discussed. The objective of this study is to highlight the interest of sources hybridisation for heavy-duty vehicles with discontinuous mission profiles as garbage collection. This behaviour is characterised by a high peak-to-average battery power ratio. A solution to increase vehicle performances is to maintain the battery power within rated levels for charges and discharges with an auxiliary peak-power source which supplies or recovers the energy during acceleration or braking, respectively. In this case, the battery can be considered as an energy source. The authors have focused on a hybrid source made of a battery and an electromechanical storage system, which behaves as a power source. This principle has been verified with the help of simulations through Matlab/Simulink^reg. To validate the simulation results, an experimental test bench including the hybrid source has been designed. This test bench allows to recreate the dynamic vehicle behaviour on a given mission profile. Experimental results are shown and discussed.     

碳纤维复合材料结构锂离子电池研究综述

碳纤维复合材料结构锂离子电池是将结构件和储能系统相结合，在保持碳纤维力学性能的同时，赋予其优异的储能性能，使动力电池组在减重的同时简化结构设计，提高能量效率和结构效率。在低碳经济的大环境下，碳纤维复合材料结构锂离子电池作为一种新型储能器件引起了国内外学者的极大关注。本文综述了嵌入集成式结构电池和多功能复合材料结构电池的工作原理、制备工艺及储能性能等基础问题的研究现状，提出了全碳纤维固态结构电池的概念及其设计原型。同时简要介绍了现阶段碳纤维复合材料结构锂离子电池最具代表性的应用，并展望了其在航空航天和交通运输等领域的应用价值。     

计及先进绝热压缩空气储能多能联供特性的微型综合能源系统优化调度模型

先进绝热压缩空气储能（Advanced adiabaticcompressed air energy storage,AA-CAES）是一种清洁的大规模物理储能技术。相对于其他类型的储能技术,AA-CAES技术具有多能流联供的独特特性,这一特性使得其在微型综合能源系统中具有广阔的应用前景。考虑AA-CAES电站的多能联供特性,研究了含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度策略。介绍了含AA-CAES电站的微型综合能源系统基本构成;基于AA-CAES电站的实际热力学过程,构建AA-CAES电站的冷热电多能流联合调度约束模型;在此基础上,以最小化系统运行成本为目标,建立含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度模型;最后,采用天津中新生态城的数据进行模型验证。     

Multi-objective component sizing of a power-split plug-in hybrid electric vehicle powertrain using Pareto-based natural optimization machines

The urgent need to meet increasingly tight environmental regulations and new fuel economy requirements has motivated system science researchers and automotive engineers to take advantage of emerging computational techniques to further advance hybrid electric vehicle and plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) designs. In particular, research has focused on vehicle powertrain system design optimization, to reduce the fuel consumption and total energy cost while improving the vehicle's driving performance. In this work, two different natural optimization machines, namely the synchronous self-learning Pareto strategy and the elitism non-dominated sorting genetic algorithm, are implemented for component sizing of a specific power-split PHEV platform with a Toyota plug-in Prius as the baseline vehicle. To do this, a high-fidelity model of the Toyota plug-in Prius is employed for the numerical experiments using the Autonomie simulation software. Based on the simulation results, it is demonstrated that Pareto-based algorithms can successfully optimize the design parameters of the vehicle powertrain.     

Atomic‐Layer‐Deposition‐Assisted Formation of Carbon Nanoflakes on Metal Oxides and Energy Storage Application

Nanostructured carbon is widely used in energy storage devices (e.g., Li‐ion and Li‐air batteries and supercapacitors). A new method is developed for the generation of carbon nanoflakes on various metal oxide nanostructures by combining atomic layer deposition (ALD) and glucose carbonization. Various metal oxide@nanoflake carbon (MO@f‐C) core‐branch nanostructures are obtained. For the mechanism, it is proposed that the ALD Al₂O₃ and glucose form a composite layer. Upon thermal annealing, the composite layer becomes fragmented and moves outward, accompanied by carbon deposition on the alumina skeleton. When tested as electrochemical supercapacitor electrode, the hierarchical MO@f‐C nanostructures exhibit better properties compared with the pristine metal oxides or the carbon coating without ALD. The enhancement can be ascribed to increased specific surface areas and electric conductivity due to the carbon flake coating. This peculiar carbon coating method with the unique hierarchical nanostructure may provide a new insight into the preparation of ‘oxides + carbon’ hybrid electrode materials for energy storage applications.     

基于虚拟储能的综合能源系统分布式电源功率波动平抑策略

针对含分布式可再生能源的热电联供综合能源系统,提出一种基于虚拟储能技术的热电联供综合能源系统联络线功率波动平抑策略。分析了综合能源系统中热电联供系统的结构特点与电热耦合方式。热电联供综合能源系统中的可控设备包括微型燃气轮机、热泵、蓄电池和超级电容。虚拟储能系统是基于建筑物蓄热特性的模型。引入可控设备及虚拟储能系统状态指标,采用加权滑动平均滤波算法确定联络线目标平滑功率;将联络线波动功率在可控设备间分配,并基于设备状态映射表,引入设备修正系数以确定其最终出力。在上海某高校"中意绿色能源实验中心"进行验证,结果表明,所提策略能够实现电热耦合协调,保证功率波动平抑效果,在满足虚拟储能状态约束的前提下,保证客户的舒适度,延长可控设备的使用寿命,并充分发掘热电联供综合能源系统的控制灵活性,增强分布式可再生能源的综合消纳能力。