基于模糊控制的混合动力船舶能量管理策略研究

以由燃料电池、超级电容和蓄电池组成的混合动力船舶为研究对象,根据各动力源的特性参数建立混合动力系统数学模型。根据燃料电池、蓄电池和超级电容的动力特性,提出了一种基于模糊逻辑的能量管理策略,借助模糊逻辑控制算法和隶属度函数概念,综合考虑各影响因素(如功率需求,SOC等),从而得到最佳优化方案。通过模糊控制器将蓄电池SOC、超级电容SOC、需求功率输入量模糊化,经过所设定的控制规则来完成能量分配与管理,得到燃料电池、蓄电池和超级电容的输出功率。最后在MATLAB/SIMULINK环境下建立了混合动力系统仿真模型,仿真结果表明:基于模糊逻辑的能量管理策略能实现对混合动力系统能量的优化管理与控制,使船舶安全可靠运行,为实现船舶纯绿色的发展提供技术支撑。     

48 V混动汽车动力电池热管理系统

通过分析一种48 V混合动力汽车动力蓄电池总成的热管理技术及原理,分析电池热管理的控制策略,并基于NEDC工况对电池进行了温升试验。结果表明:此热管理技术可将电池的工作温升控制在13℃以内,满足48 V混合动力汽车48 V系统的正常运行要求。     

燃料电池汽车基于CAN总线电气设计方案

提出一种燃料电池汽车动力总成控制系统控制电源、CAN总线通讯的设计方案。该方案为燃料电池汽车提供稳定、安全电源和可靠、实时的通信网络。     

基于多指标的燃料电池汽车动力系统参数匹配研究

针对燃料电池汽车研发中的动力系统参数匹配问题,基于整车动力性和经济性同步提升的目标,提出多指标的整车动力系统参数匹配设计方法。为了加快计算经济性指标,针对燃料电池汽车提出了快速动态规划算法,通过缩小搜索域和降低维度,使得计算耗时由传统动态规划算法的393. 33 min缩短到12. 52 min。以燃料电池汽车的动力性能和经济性能作为设计指标,通过计算初步确定动力系统参数范围,并利用正交试验法进行参数匹配优化设计。试验结果表明,按照所设计的动力系统参数,各项性能指标相比原车均有明显提升。     

燃料电池商用车混合动力系统匹配设计

以采用燃料电池+蓄电池为动力构型的燃料电池商用车为研究对象,根据车辆动力性能指标,计算了混合动力系统(包含电机、燃料电池及蓄电池)的主要参数,并进行了车辆驱动部件选型;最后在ADVISOR上建立所设计车辆的仿真模型,基于典型工况验证了选型结果的正确性。     

考虑燃料电池耐久性的FCHV复合能量管理策略

针对燃料电池混合动力汽车(Fuel Cell Hybrid electric Vehicle,FCHV)在频繁变载、启停、连续低载和怠速工况下燃料电池寿命衰减的现状,提出基于模糊控制与开关控制的滑动平均滤波复合能量管理策略,该复合能量管理策略以整车需求功率与燃料电池高效区下限之差和蓄电池SOC为模糊输入量,在有效避免燃料电池启停、连续低载和怠速工况的同时,通过开关控制可避免蓄电池过充产生的安全问题,通过滑动平均滤波控制可以改善燃料电池在频繁变载工况下耐久性差的问题。采用AVL Cruise软件和Matlab/Simulink软件进行联合仿真,仿真结果表明,提出的复合能量管理策略在保证蓄电池安全性的情况下,减少了引起燃料电池寿命衰减的工况,提升了燃料电池的耐久性。     

用户多电源供电储能系统蓄电池充放电控制研究

为了提升蓄电池充放电控制的准确性,对用户多电源供电储能系统蓄电池充放电控制进行研究。通过设计双向AC/DC变换器实现蓄电池充放电控制,以双向AC/DC变换器一般数学模型为基础,加入同步旋转坐标系构建双向AC/DC变换器dq模型,提升蓄电池充放电控制的准确性;并网运行时,双向AC/DC变换器利用PQ控制策略,完成蓄电池充放电过程中功率平衡控制;离网运行时,双向AC/DC变换器利用V/f控制策略,完成蓄电池充放电过程中电压与频率的平衡控制。实验结果表明,所研究蓄电池充放电控制策略能够有效控制蓄电池充放电,提升蓄电池充放电过程中功率平衡控制的准确性。     

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.     

多用途太阳能焊轨工程车的结构设计与系统仿真

设计了一款以光伏发电为主的太阳能焊轨工程车。通过优化车身结构,使车身铺设光伏电池面积最大化;对整车动力系统进行匹配计算,由所设定的目标参数确定电机功率和蓄电池容量;确定理想的整车能量控制方案,使蓄电池和光伏电池兼容互补。拓展该焊轨车的用途,通过基于ADVISOR二次开发仿真,对整车动力系统进行验证完善。     

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。     

Study on operating characteristics of fuel cell powered electric vehicle with different air feeding systems

In this paper the modeling of a fuel cell powered electric vehicle is presented. The fuel cell system consisting of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack and balance of plant (BOP) was co-simulated with a commercial vehicle simulation program. The simulation program calculates the load of the fuel cell depending on the driving mode of the vehicle and also calculates the overall efficiency and each parasitic loss by applying the load in the fuel cell model that is used to estimate the performance of the entire vehicle system by calculating the acceleration performances and fuel economy of the vehicle. Two types of air feeding systems (blower type and compressor type) were modeled by using MATLAB/Simulink environment and the effect of fuel cell stack size (number of cells, cell area) on the fuel economy and performance of the fuel cell powered vehicle was investigated. Using a driving cycle of FTP-75, the required power, BOP component power loss, and system efficiency for two types of fuel cell systems were analyzed. Through this study, we could get a basic insight into the fuel cell powered electric vehicle and its characteristics.     

燃料电池车能量流电电混合能量流控制系统设计

燃料电池车采用多动力源的动力系统结构,需对其能量流动进行有效的控制。文章设计了基于DSP2812的一种新型的燃料电池车电电混合能量流控制系统,提出了一种新型的燃料电池车用电电混合能量流控制方案,实现燃料电池车电电混合能量流的转换。通过在燃料电池、蓄电池以及超级电容三个能量源中有效的加入双向DC/DC变换器进行能量转换,从而提高了燃料电池的效率,满足了不同工况下对能量流动的要求。控制器通过控制两个MOSFET管S1和S2的导通关断,实现燃料电池车电电混合能量流系统的控制策略。     

新软件技术在燃料电池客车控制系统中的应用

燃料电池城市客车的部件繁多,结构复杂,包括燃料电池发动机、蓄电池、DC/DC和电动机等多个部件节点,其控制系统多采用复杂的分布式控制系统.该控制系统信息流量大、控制任务复杂、实时性要求高,在开发与运行过程当中对数据监控、故障诊断、程序在线更新、数据传输等都提出了更高的要求.在燃料电池城市客车控制系统研发与装备过程中,采用了OSEK/VDX标准的实时操作系统、硬件在环实时仿真、时间触发控制器局域网(Controller area network, CAN)以及无缝自动代码生成等最新的软件技术,这些新技术的应用,有效地提高了燃料电池客车控制系统的开发效率,降低了系统故障率,并为燃料电池客车的优化控制构建了一个开放的技术平台.     

基于随机动态规划的混合动力履带车辆能量管理策略

混合动力履带车辆采用发动机—发电机组和电池组混合供电,必须设计满足车辆动力性和燃油经济性约束的能量管理策略。针对串联式混合动力履带车辆,提出一种基于随机动态规划的能量管理策略设计方法。以实车行驶试验数据为目标工况,将驾驶员功率需求抽象为随车速变化的马尔科夫过程。建立发动机—发电机组、电池组以及直流母线功率平衡动态模型。以目标工况中燃油消耗及电池最终荷电状态的偏差作为车辆的优化控制成本函数,建立车辆能量管理最优控制问题。采用策略迭代法求解以发动机转速、电池组荷电状态、车速和驾驶员功率需求为输入、发动机电子节气门为输出的最优控制策略。所得控制策略通过基于前向车辆模型的仿真以及行驶试验验证。结果表明,相对于原发动机多点控制策略,所得最优控制在满足目标工况同时,燃油经济性明显提高。     

Optimal operation strategy development for fuel cell hybrid vehicle

An overall simulation model for fuel cell hybrid vehicle (FCHV) power train in parallel configuration using MATLAB/Simulink programming is constructed in this study. The model runs on power control strategy by using logic-threshold approach, achieved by the hybrid control unit (HCU) and fuel cell stack number. Using accelerator and decelerator pedal positions deduced from the driving schedule as the primary input, the simulation implements power flow and distribution under different vehicle operating modes. The HCU control strategy also incorporates regenerative braking and recharge for battery capacity recovery. Using the D-optimality method for experiment points selection and sequential quadratic programming (SQP) algorithm for obtaining the optimal operational parameters, three control threshold variables of HCU and optimal stack cell number are selected for hydrogen fuel economy under certain driving cycles. The proposed method provides optimized configurations of the FCHV model and the fuel cell stack, which has the capability in satisfying drive power request while satisfying vehicle driving schedule and battery state of charge (SOC) recovery with lower fuel consumption.     

基于模糊PID扭矩识别的混合动力汽车优化控制

提出了一种基于模糊PID扭矩识别系数K的计算方法,并利用K对驱动模式进行初步判断。使用粒子群-蚁群组合优化算法对控制策略中的关键控制参数及部分动力系统参数进行了优化。优化后,在保证整车动力性的基础上,油耗和排放都有所降低。对优化后的控制策略进行了硬件在环仿真,仿真结果表明,基于模糊PID扭矩识别的控制策略可以实现基本的能量管理,且控制效果优于未引入模糊PID扭矩识别的控制策略。     

燃料电池电动汽车能量流控制系统设计与模型实验

根据燃料电池的特点,设计了燃料电池电动汽车能量管理系统．介绍了其运行原理。为满足汽车正常运行和提高运行效率的两大目标．拟定了燃料电池(主动力)和蓄电池(辅助动力)2种能量源之间的优化调配方案。讨论了车辆在行驶过程中的能量流控制算法。在所建立的模拟实验平台上对控制策略及算法进行了实验分析,验证了所提出控制策略和算法的正确性和可行性。     

并联混合电动车辆采用无级变速器速比控制对燃油经济性的改进

考虑到并联混合电动车辆(HEV)动力系响应滞后,建议采用无级变速器(CVT)速比控制方法来实现HEV的燃油经济性的改进.在该方法内,由估算于动力系响应滞后之后根据车辆速度来修正目标CVT速比,并推荐一个加速图谱来估算响应滞后的车辆速度.该CVT速比控制方法采用HEV台架试验机试验证实.根据试验结果,可以看到用修正速比控制方法发动机工作迹线比用常规CVT速比控制对于适度加速模式可以有更有效换档范围,故能给出最佳的燃油经济性.此外,还采用HEV动力系模型对联邦城市驱动计划性能仿真进行估算响应滞后对燃油经济性的影响.仿真结果表明作为响应滞后采用修正CVT速比增大可以实现最佳的燃油经济性.但在实际应用中,要求最佳燃油经济性和加速性能之间进行折衷.     

基于机群的电动汽车柔性实时仿真平台的研究与构建

为了解决电动汽车研究中控制策略的实时仿真,非线性元件建模和整车控制器快速原型开发等关键技术问题,采用机群技术和硬件在环仿真技术建立了电动汽车柔性实时仿真平台。结合燃料电池汽车开发实例,运用平均值建模方法实现了异步驱动电动机、主DC／DC及其控制系统动态模型的实时仿真:针对蓄电池模型精度差的特点,实现了蓄电池的在环仿真,从而构造了与真实车辆更为接近的仿真环境。最后,通过道路试验初步验证该平台的有效性,并对蓄电池在环仿真的应用进行阐述。