燃料电池混合动力客车整车控制策略

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.在燃料电池混合动力客车中,整车经济性和燃料电池发动机的耐久性及可靠性在很大程度上取决于整车能量管理策略的优劣.对能量混合型燃料电池城市客车基于电压控制的能量管理策略和基于电流控制的能量管理策略进行讨论,由于蓄电池输出电流对总线电压的变化敏感,使得基于电压控制的能量管理策略在实际中应用效果并不理想,而基于电流控制的能量管理策略更适合能量混合型燃料电池城市客车.基于电流控制的能量管理策略包括能量分配和动态滤波两个部分,这种策略构成能够保证燃料电池发动机平稳运行和蓄电池组的合理使用.道路试验结果表明,基于电流控制的能量管理策略很大程度改善了整车经济性和可靠性.     

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。     

基于多目标遗传算法的混合动力电动汽车控制策略优化

混合动力电动汽车是一个高度复杂的非线性系统,并且影响其控制策略的参数较多,要对这样的系统进行优化,常规的优化算法显得无能为力,模型的精确程度也直接影响了选取参数的可靠性.应用汽车动力性、排放性高级模拟分析软件AVL CRUISE,联合Matlab/Simulink软件,建立合动力电动城市客车整车动态性能仿真分析模型,以百公里油耗和排放指标为优化目标,运用多目标遗传优化算法,针对欧洲、日本及中国的城市公交循环工况对混合动力系统工作模式的选择和能量流的分配进行全局优化,减少了运算时间,获得一组可靠的可行解,精确地确定出控制逻辑参数.该解集在很大程度上同时提高了原车的燃料经济性和排放性能,并且为混合电动车的设计和控制提供了一个适宜的选择范围,设计者可以按不同的要求进行不同的方案选择.     

氢燃料电池混合动力有轨电车的自适应瞬时等效能耗优化

城市轨道交通机车负载具有空间分布广泛、冲击性强以及强脉动宽频域变化等特性,致使传统等效氢耗最小化策略(Equivalent consumption minimization strategy, ECMS)在应用到燃料电池混合动力有轨电车的能量管理时,存在工况适应性和鲁棒性差的问题,为此提出一种等效能量因子自适应调整的瞬时优化新方法。将传统马尔科夫链扩展到多维度状态空间中,构建计及运行车速、加速度以及道路坡度时变性的三维转移概率矩阵,采用蒙特卡洛采样法获取工况序列,并进行瞬时特征参数误差分析。基于等效氢耗理论,将电车牵引制动能耗分为内部氢能源的实时燃料消耗和外部储能电源的电能消耗两部分,推导等效能量因子随锂电池荷电状态(Stateofcharge,SOC)自适应调整的数学模型,矫正电-氢能量转化的评估偏差。最后搭建300 kW有轨电车动力系统半主动式仿真平台,应用多维状态空间下的负载功率历程,对比所提策略、传统ECMS策略以及状态机策略的在线运行性能。结果表明,所提的有轨电车行驶工况构建方法瞬态误差低于1.2%,稳态误差低于0.2%,对高精度推演实际行驶场景具有广泛代表性和普适性;所提的...     

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%。     

燃料电池/蓄电池混合动力电动汽车能量控制策略研究

燃料电池/蓄电池混合动力电动汽车存在动力的耦合和分离过程,能量管理策略比较复杂.为了进一步合理分配燃料电池和蓄电池之间的动力输出,增强其能量管理策略的鲁棒性,从理论上分析了燃料电池/蓄电池双能源电动汽车的功率分配方法,用Matlab/Simulink建立了功率跟随模式控制策略的仿真模型,利用ADVISOR2002的并联框架完成燃料电池/蓄电池双能源混合动力汽车能量管理的建模与仿真.结果表明该电动汽车动力传动系统参数匹配合理,能满足动力性设计指标要求.     

串联式混合动力电动汽车功率参数的优化匹配

介绍了一个有效和实用的串联式混合动力电动汽车功率参数的优化匹配方法。借助于仿真软件Advisor，在Matlab下编写外部优化程序来调用该仿真软件，克服了传统理论计算部件功率的缺陷，从汽车行驶的动态平衡中来实现功率参数的匹配，并给出了计算实例。     

功率分流式混合动力汽车整车参数匹配与优化研究

针对功率分流式混合动力汽车,首先根据整车设计参数及动力性能目标要求,分别对电机、动力电池组、发动机、主减速器和行星排等传动系统部件进行参数匹配,并运用AVL-Cruise软件建立目标车辆整车模型;其次在满足动力性能目标的前提下,运用AVL-Cruise和Isight软件搭建联合仿真模型,分别采用粒子群优化算法和多岛遗传算法,将行星排特征参数和主减速器传动比作为优化参数,百公里油耗和电耗加权之和作为优化目标进行优化研究,并对比分析2种优化算法的计算结果来获得兼顾动力性能和经济性的最优结构参数,为研究功率分流式混合动力汽车传动系统提供理论依据。     

利用V型开发模式研制燃料电池混合动力客车的整车控制器

按照V型开发模式对燃料电池城市客车的整车控制器(Vehicle control unit,VCU)进行了开发,取得了初步的成功,所开发的整车控制器成功装车运行。按照V型开发模式的各个阶段,对以32位单片机为核心的控制器开发过程的核心关键问题进行了分析和探讨。不仅初步制定了控制器过程中的各种规范标准,例如高低温冷热冲击、电磁兼容测试、振动冲击等,还搭建了开发VCU的开发和调试平台,为规范评价VCU的各种性能指标、采取针对性的设计措施奠定了基础。对控制算法的图形化编程、OSEK标准的嵌入式实时操作系统的应用、控制代码在线升级、网络化的监控和通信等关键的技术在VCU中的集成进行了探索。     

多目标遗传算法的混合动力传动系参数优化

对基于超级电容的混合动力客车(hybrid  electric bus,HEB)进行了混合动力传动系多目标参数优化设计。通过CRUISE建立HEB整车仿真模型和传动系多目标参数优化模型,以等效燃油消耗量和加速时间为优化目标,同时运用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和iSIGHT优化软件对HEB传动系参数进行多目标优化,并进行了HEB性能仿真分析。结果表明,与优化前相比,优化后的等效燃油消耗量降低了
7.8%,连续换挡加速时间减少了6.5%。
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燃料电池混合动力系统建模及能量管理算法仿真

燃料电池混合动力系统包括燃料电池发动机、直流直流变换器(Direct current to direct current converter, DCDC)、镍氢动力电池和电动机等部件.根据台架试验数据建立燃料电池混合动力系统模型.模型考虑燃料电池性能衰减、总线电压对电动机转矩和效率的影响、DCDC效率和动态过程以及动力电池充放电内阻特性.燃料电池因长时间运行而造成的性能衰减将导致能量管理算法失效.DCDC效率在公交工况下变化不大,其动态过程可以用一阶延迟环节近似.动力电池充放电内阻影响等效氢气消耗量的计算.总线电压对电动机效率与转矩的影响可以用修正系数代替考虑.能量管理算法采用动力电池荷电状态(State of charge, SOC)稳态平衡和燃料电池动态功率补偿相结合的方法,以保持动力电池SOC水平,并在加载过程中防止燃料电池功率突变.仿真结果表明,所建立的模型能反映实际工况中的功率分配情况,动力电池SOC维持在预定区域,燃料电池功率加载速率得到限制.进一步分析表明,随着燃料电池性能衰减,通过调整稳态平衡算法,可以维持SOC水平,保证整车动力性、经济性.     

燃料电池动力系统仿真及实时控制平台开发

基于虚拟仪器环境开发了燃料电池混合动力仿真与实时控制系统,建立了基于模型的控制器开发平台。对混合动力系统中各部件进行了建模,采用LabVIEW Simulation Module开发了燃料电池动力系统仿真软件,基于嵌入式PC和LabVIEW Real Time Module开发了实时控制系统。实际应用表明,仿真与实时控制系统工作可靠。     

燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究

燃料电池汽车是一种高效清洁的电动汽车。与传统的内燃机汽车相比,燃料电池车的动力传动系统采用电动机替代内燃机成为燃料电池汽车驱动动力源,其动力传统系统具有革命性的改变。本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。对燃料电池电动汽车动力传统设计与制造具有重要的参考价值。     

固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合发电系统建模与控制的研究现状与进展

固体氧化物燃料电池一燃气轮机(Solid oxide fuel cell-gas turbine,SOFC-GT)的混合发电系统是未来高效、清洁的发电技术之一,混合系统的建模、优化与控制方面的研究对于系统集成和商业化运行具有重要意义.通过论述国内外在SOFC单电池机理、半经验模型、电池组模型、混合系统模型,以及系统动态模型与分布式发电系统控制等各个层次的研究成果,提出多尺度的自主研发技术路线.发展适合于高燃料利用率和不同燃料组分的单电池机理模型,并简化出更为合理的半经验模型或近似精确解,用于系统级分析;开发具有自主知识产权的部件模型库,进行系统集成设计和匹配优化;遵循V型开发模式,在系统动态特性分析基础上,开发先进的控制算法形成快速控制原型;建立实时控制的硬件在环演示系统,进行SOFC-GT系统的预集成.     

动力总成悬置系统优化设计及系统稳健性分析

建立动力总成6自由度模型,以能量解耦为优化目标,系统频率分布及悬置各向刚度比值为约束,悬置各向刚度为变量,采用遗传算法对系统进行优化设计。运用Monte Carlo方法对结果可靠性进行验证。最后通过实车测试验证悬置系统的隔振性能。     

插电式混合动力汽车控制策略与建模

为了深入分析插电式混合动力汽车能量管理控制策略就需要建立准确的插电式混合动力汽车仿真测试模型,分析影响能量管理系统的因素。利用MATLAB/SIMULINK软件基于实验数据和理论模型相结合的方法对插电式混合动力汽车建模,根据插电式混合动力汽车传动系部件的工作特征对应建立各部件的数学模型,并建立了基于规则的能量管理控制策略对整车的动力性与经济性进行计算仿真验证,计算结果表明建立的插电式混合动力汽车仿真模型和能量管理控制策略能够有效确保发动机处于高效区域运行并改善整车燃油经济性,控制策略可靠有效。     

燃料电池中巴车电电混合动力控制系统

针对燃料电池电压电流输出特性及动态响应滞后的特点,提出燃料电池加辅助电源的中巴车电电混合动力系统方案。采用燃料电池加镍氢电池加超级电容的三能源结构作为整车的驱动电源,设计了整个动力系统的基本结构。通过分析动力系统的驱动模式,引入智能协调和预测控制思想,设计了燃料电池中巴车混合动力协调控制系统。采用三层前馈神经网络建立系统的非线性预测模型,对燃料电池发动机功率预测控制系统进行了研究和优化,给出了具体的预测控制算法步骤。仿真实验结果表明该控制策略具有良好的控制效果,减少了燃料电池发动机输出功率的频繁波动,整车动力性及经济性都得到了加强。