有轨电车燃料电池混合动力多目标匹配优化

有轨电车燃料电池混合动力系统配置对整车动力性能、系统效率及经济效益具有重要影响，但是目前缺乏有效的优化匹配方法. 基于有轨电车沿线动态工况下的牵引功率计算，提出了面向服役周期成本最低的燃料电池有轨电车混合动力系统匹配优化方法. 以混合动力系统整车服役周期成本最低、体积/重量最小为目标函数，以动力性能、直流母线电压、电源输出功率、功率/能量实时平衡、储能系统充放电倍率及其充放电深度和SOC （state of charge） 为约束条件，建立了多目标多约束配置优化模型. 采用多目标优化方法获取Pareto前沿，同时给出了体积/重量可接受、经济性最优的推荐方案确定方法. 仿真结果表明，多目标匹配优化方法配置的有轨电车燃料电池混合动力系统满足了所有设计指标，混合动力系统全寿命周期成本从7 000万元降为1 500万元.      

基于动态规划的混合动力有轨电车能量管理方法

针对传统动态规划算法在燃料电池混合动力系统能量分配中存在的误差累积问题，以及为进一步提高燃料电池混合动力有轨电车的耐久性和燃料经济性，提出了一种基于改进动态规划算法的燃料电池混合动力有轨电车能量管理方法；改进动态规划算法在传统动态规划的基础上调整了状态转移方程，通过只对系统状态量进行离散从而避免计算过程中的插值计算导致的误差累积；同时将系统等效氢耗、动力电池充电状态（SOC）约束和燃料电池加、减载带来的耐久性问题作为优化目标构成加权惩罚函数，使系统在获得良好燃料经济性的同时兼顾耐久性；将所提管理方法与功率跟随和传统动态规划进行对比分析. 研究结果表明:所提方法相较于功率跟随方法，使末态SOC值降低了13.3%，燃料经济性提高了78%；相较于基于传统动态规划算法的能量管理方法，使燃料经济性提高了3.5%，且SOC变化范围和燃料电池变载情况均具有显著改善.      

燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计

为解决燃料电池混合动力有轨电车中燃料电池(FC)动态响应慢、输出特性软,且无法回收制动能量的问题,提高整车的动力性能和经济性能,在Matlab平台下,以两动一拖编组型燃料电池混合动力有轨电车为例,分析了在最高运行速度、最大加速度和爬坡度这3种典型工况下分别由燃料电池、蓄电池(B)和超级电容(SC)供电的动力和能量需求特性.在此基础上,根据指定工况要求提出了不同的配置方案,并探究了混合动力方案的可行性.研究结果表明:为满足有轨电车以1 m/s~2的加速度加速到30 km/h并持续加速到70 km/h的动力性能要求,配置两套150 k W的燃料电池系统、800节蓄电池和108个超级电容模块的三混动力系统是一种可行且合理经济的方案,可为同类混合动力有轨电车的设计提供参考.     

基于状态机的燃料电池混合动力系统控制策略

针对由2套大功率氢燃料电池、超级电容和动力电池所构成的有轨电车用混合动力系统,提出能够满足运行工况需求的状态机控制能量管理策略. 首先,以状态机为基础构架,将有轨电车的运行划分为牵引、惰行、制动和故障4种状态;接着研究了4种运行状态下的能量管理策略,牵引状态采用基于自适应放电系数的均压算法,惰行状态采用改进的最大效率点跟随算法;然后基于4种状态,进行了整车实际运行;最后对比分析了功率跟随策略、状态机控制策略的能耗和电池堆效率. 研究结果表明:基于自适应放电系数的均压算法能够保证2套超级电容在牵引状态中均匀放电,避免了单套超级电容过度使用的情况;改进的最大效率点跟随算法使得燃料电池的平均效率提高了3.91%;此外,状态机控制策略与功率跟随策略的电堆效率分别为61.89%、57.98%,前者比后者节约了3.2%的氢气.      

节能与新能源城市客车推荐

XMQ6127GHEV7是大金龙面向城市公交市场全新开发的一款插电式混合动力客车。该车型在大金龙成熟的纯电动方案基础上,增加了一套小型高速APU系统实时发电,不仅大幅减少了动力电池的容量和体积,还使其只工作在浅充浅放的状态;同时借鉴了并联系统对超级电容的应用经验,采用了“电池＋电容”的电电混合模式,可充分发挥电容的优点而降低电池的损耗。     

燃料电池混合动力有轨电车动力系统设计

基于氢能的燃料电池混合动力有轨电车是现代有轨电车的研究热点.结合有轨电车的总体性能需求,对燃料电池混合动力有轨电车进行了系统设计,给出了燃料电池/超级电容混合动力系统的总体方案与拓扑结构,进行了混合动力系统配置和有轨电车牵引性能计算.结果表明,所配置的混合动力系统的输出功率分配可以很好地满足列车在0~35 km/h速度时加速度为1.2 m/s2、最高车速70 km/h的动力性能要求.研制的混合动力系统样机在有轨电车模拟运行工况进行了试验,在试验过程中可以实现多套系统能量的分配管理.      

起重机混合动力系统控制策略的研究

起重机混合动力系统由于具有多机构联合工作的特点而采用串联式结构混合动力方式,且系统的工作状态变换频繁.文中针对基于超级电容的轮胎式起重机混合动力系统采用恒温器+功率跟随的控制策略.对系统的工作状态划分、工作状态的判断进行了分析,并提出了不同状态下超级电容能量控制方法,以避免超级电容的频繁充放电,延长使用寿命.发动机的启动过程中采用纯储能器供能方式以提高系统的快速响应.实验结果表明所提出的控制策略是可行的.     

HEV用动力电池的模型特征分析

通过理论分析,建立了串并联混合电动汽车(HEV)运行的功率分配模型,由此确立了HEV设计参数与动力电池设计参数间的关系.研究了HEV所用电池的容量、组合数及放电倍率与HEV的相关设计参数间的匹配关系.从理论上解释了HEV所用动力电池的基本特性.计算对比了HEV在高速公路、市区内正常行驶及超低速行驶3个运行过程中的功率分配情况,表明在高速公路加速时HEV对动力电池的要求最高.以镍氢电池为说明对象,研究了电池容量、电池组合数及充放电倍率之间相互关系.     

燃料电池混合动力的功率跟随管理策略分析

为了提高燃料电池混合动力系统的经济性，基于燃料电池氢耗量和功率波动率，对功率跟随能量管理策略中参数和荷电状态（SOC）调节方式进行了分析，并定义了燃料电池的功率波动率；基于仿真软件ADVISOR中建立的燃料电池/超级电容混合动力系统模型，计算了不同的超级电容SOC限值和充电功率参数时的燃料氢耗量和波动率；设计了两种SOC调节方法，即Z曲线法和比例积分（PI）调节法，比较了不同SOC调节方法下的氢耗量和波动率. 研究结果表明:若SOC的下限增大，致使氢耗量和波动率增加，SOC下限为0.5时的氢耗量比0.25时增加7.10%，波动率增加3.85%；若SOC的上限增大，燃料电池波动率减小，0.95时的波动率比0.75时减小3.51%；充电功率参数在一定范围改变，能够减小燃料电池氢耗量和波动率；SOC调节方式中，当SOC初始值在 [0.28，0.52] 区间，PI调节法的波动率最优；当SOC初始值在 [0.75，0.90]，Z曲线法的波动率最优.      

新型供电方式有轨电车能量管理策略

为了提高混合动力有轨电车制动过程中制动能量的回收效率，提出一种考虑储能系统始末状态的能量管理策略. 在有轨电车从启动到制动的运行过程中，基于极小值原理对混合动力系统进行功率分配，以实现对超级电容荷电状态（state of charge，SOC）安全范围的有效控制，并保证在制动时刻超级电容具有足够的SOC余量来吸收制动功率；同时，将有轨电车启动、运行过程中的牵引控制策略与制动过程的能量回收策略相结合，采用绝缘栅门极晶体管（insulated gate bipolar translator，IGBT）斩波器与制动电阻相结合使用的方式，抑制母线电压的抬升； 最后基于实际的有轨电车运行工况，在MATLAB/Simulink平台下进行了仿真测试. 结果显示，在有轨电车制动时刻，超级电容SOC均能够按照预期下降到0.4左右，且在制动全过程中，有轨电车母线电压始终处于875 V以下，满足母线电压的控制要求.      

基于动态混合度的储能式有轨电车能量管理策略

为了提高混合储能式有轨电车的系统效率和运行经济性，基于动态混合度和系统效率之间的关系，提出了基于动态混合度在线凸规划的混合储能式有轨电车能量管理策略. 首先基于混合储能式有轨电车各系统参数，对各部件进行建模；其次采用在线凸规划法求解，得到了系统每一时刻的最优动态混合度；最后以有轨电车的典型工况为例，在RT-LAB实时仿真平台研究动态混合度对系统效率的影响. 研究结果表明动态混合度同系统效率之间存在凸函数关系:在相同参数条件下，基于动态混合度的在线凸规划能量管理策略较传统的功率跟随式能量管理策略系统瞬时效率最高提升9.6%；当完成整条线路运行，可节省电量2 886.2 kJ，运行经济性提升3.29%.      

燃料电池小型车SOC动态调节的功率跟随控制策略

针对风冷型质子交换膜燃料电池与锂电池组成的小型车用混合动力系统，提出一种根据SOC （state of charge）动态调节功率跟随系数的能量管理方法，完成混合动力观光车样车研制. 对构成样车的混合动力系统、氢气储存供给系统、信号控制系统3部分进行了详细阐述，并对不同工况下功率跟随算法调节系数对控制效果的影响进行了分析；采用动态改变调节系数降低功率跟随算法控制引起的锂电池SOC及燃料电池输出功率波动，延长电堆使用寿命；通过样车实际运行测试，验证混合动力控制方法的有效性. 测试结果表明:运行过程中燃料电池平均工作效率达到48.15%，并推算理论最大续航里程为94 km，与实际运行结果吻合.      

快速路入口匝道瓶颈宏观交通流模型

基于入口匝道汇入方式与基本图形态, 提出了一种调整型元胞传输模型; 增加了入口匝道状态变量以追踪入口匝道交通状态, 定义了新的入口匝道汇入规则; 将双通行能力基本图引入到调整型元胞传输模型中, 以适应不同交通状态下通行能力的变化; 将单纯形法与遗传算法相结合, 提出了混合多目标参数优化方法; 建立了3个仿真场景, 评价调整型元胞传输模型与混合多目标参数优化方法的效果。仿真结果表明: 在预测入口匝道上游主线拥堵发生与结束时间方面, 与经典元胞传输模型相比, 调整型元胞传输模型将时间预测准确性分别提升了22.3、10.8 min; 在模拟入口匝道汇入段主线拥堵传播与消散方面, 调整型元胞传输模型模拟结果更加符合实际的传播与消散规律; 在模拟试验路段早发性失效交通特性方面, 调整型元胞传输模型对于拥堵前最大流量与拥堵后消散流量的拟合误差在4%以内, 小于经典元胞传输模型; 在模型仿真精度方面, 调整型元胞传输模型各项评价指标均优于经典元胞传输模型, 前者的仿真速度误差为10.42 km·h-1, 较后者降低了25.4%;与传统的遗传算法相比, 混合多目标参数优化方法的总计算次数更少, 参数标定过程总耗时缩短了29.3%。      

汽油机优化排放控制技术研究

阐述了DiesOtto发动机技术、缸内直喷技术、双涡轮分级增压技术、双气道喷射技术、混合动力等满足欧V排放标准的现代汽车新技术的原理,分析了其节约能源,减少尾气排放的效能。研究发现：混合动力汽车的排放性能最好,排放量降低30％;直喷技术能减少20％燃料消耗;奔驰DiesOtto发动机与同排量S级轿车的输出功率和最大扭矩相同,而油耗仅为S级轿车的2／3;双气道喷射技术可降低油耗8％-15％。     

混合动力挖掘机节能系统

为了降低中型传统液压挖掘机的能耗,减少碳排放,在分析传统液压挖掘机系统能耗点的基础上,结合当前节能方法,提出了带能量回收的油电混合动力系统和油液混合动力系统.根据23 t液压挖掘机的参数配置,建立了传统液压挖掘机、油电混合动力和油液混合动力3种系统回转机构的数学模型,并用AMEsim软件进行仿真,在相同负载工况下,得到了3种回转机构的角位移、角速度、功率和能耗曲线.研究结果表明:油电混合动力和油液混合动力的回转系统比传统回转系统在角位移和角速度方面响应快速、准确,油电混合动力比油液混合动力响应更快;从能耗方面看,油电混合动力和油液混合动力比传统液压系统节能分别达到了42%和28%.