计及驾驶风格的氢燃料电池有轨电车自适应能量管理策略

半独立路权运行模式下,氢燃料电池混合动力有轨电车驾驶员的驾驶风格影响锂电池荷电状态,从而对整车运行经济性有较大影响。提出一种结合驾驶员驾驶风格的自适应能量管理策略,以提高能量管理策略对工况和驾驶风格的适应性。首先,考虑不同的道路工况对驾驶员驾驶风格的影响,通过K-均值聚类算法对行驶工况进行识别,将行驶工况分为低速、中速、高速3类;引入冲击度和加速度标准差构建基于模糊逻辑的算法,对驾驶风格进行识别,将驾驶风格分为迟钝型、标准型、激进型3类。其次,建立系统瞬时氢耗量最优的目标函数,在满足约束条件的前提下,引入锂电池荷电状态等效因子修正系数,针对不同驾驶风格调整传统等效氢耗最小策略中相应的等效因子,以实现等效因子随驾驶风格的改变实时变化。最后,将该策略与传统等效氢耗最小策略、庞特里亚金极小值策略进行仿真对比分析,结果表明：该策略能实现3个动力源功率分配最优;锂电池和超级电容荷电状态波动曲线相较于其他2种策略最为平滑;在续驶里程结束时混合动力系统氢耗量为1.39 kg,具有最为优越的燃油经济性;母线电压最大偏移率最小;能使3个动力源平稳出力,具有较强的系统稳定性。研究结果为进一步提高有轨电车实...     

一种城轨列车的混合动力能量优化控制

近年来,基于质子交换膜燃料电池的混合动力机车越来越受到机车业界的重视。在能量系统中燃料电池充当主要动力源,锂电池和超级电容充当能量支持和存储系统。将系统瞬时氢耗分为燃料电池瞬时氢耗、蓄电池和超级电容等效瞬时氢耗两个部分,建立数学模型,并提出系统瞬时氢耗最小时的能量管理策略,控制着重于计算最佳的燃料电池功率,最大限度地减少混合动力车的氢气消耗。通过仿真测试该能量管理策略对系统能量的优化程度,并与基于经典的比例积分控制策略进行比较。仿真结果表明,在整个驾驶循环期间,节省约5%的氢气消耗。     

新型城轨电车混合动力系统能量管理策略

采用燃料电池、蓄电池和超级电容混合动力的无接触网城轨列车供电方式,已经逐渐发展成为有轨电车动力系统的一种理想方案。针对车载混合动力系统能量管理问题,在状态机控制策略的基础上引入功率解耦控制,由燃料电池满足低频负载功率,由辅助供电单元满足高频负载功率,通过状态机再次进行能量分配与管理。通过仿真实验,与未加功率解耦控制的状态机控制进行对比分析。仿真实验表明:控制策略可有效降低燃料电池的运行压力,并且能够充分利用辅助供电单元,减小锂电池在低荷电状态时高负载需求功率情况下的运行压力,提高了动力系统对于多变性负载和高功率负载供电的可靠性。     

氢燃料电池有轨电车结构设计及控制方法研究

设计了由燃料电池、动力电池、超级电容3个动力单元组成的氢燃料电池有轨电车混合动力系统结构,并研究了车辆驱动模式和制动模式下的控制方法。驱动模式下,基于母线电压控制方式,按照燃料电池、动力电池、超级电容的先后次序,依次切入动力单元,响应车辆驱动功率要求;制动模式下,按照超级电容、动力电池先后顺序,吸收回馈电能。解决了燃料电池与复合储能系统双模式运行条件下的动力匹配问题,使车辆达到设计的目标最高车速,并改善了经济性。通过实车测试,分析了运行工况、氢气消耗和燃料电池功率变化情况,验证了混合动力系统结构和控制方法的可行性。     

混合动力有轨电车电制动功率控制方法研究

介绍了一种混合动力有轨电车电制动功率控制方法,解决了储能系统无法完全吸收电制动功率的问题,在保证列车电制动减速度的前提下,通过与制动电阻串联的IGBT斩波电路,实时调节消耗在制动电阻上的功率,将电制动功率最大程度地回馈给车载储能系统,同时又不超过储能系统的功率限值,保护储能系统,提高了能量利用效率,增加了车辆续航里程,同时解决了氢燃料电池系统、内燃机发电系统等单向供电系统和车载储能装置混合供电时输出功率响应速度无法满足牵引系统对功率响应速度的需求问题。该方案在氢能源有轨电车项目上得到验证,取得了良好的控制效果。     

燃料电池混合动力100%低地板有轨电车设计

设计了一种基于"燃料电池+超级电容+动力电池"的新型混合动力100%低地板有轨电车。针对燃料电池混合动力系统的特点,进行了新型有轨电车混合动力系统能量管理策略,牵引系统的参数匹配设计,以及余热利用方案设计。在此基础上,确定了有轨电车的主要技术规格和设计参数,并对燃料电池混合动力系统、牵引、制动、列车网络等系统主要特点进行了介绍。车辆经过型式试验验证,各项性能指标完全满足设计要求,此新型有轨电车已成功投入运营。     

基于有轨电车运行特性的电源参数匹配研究

动力电源的参数匹配是储能式有轨电车电源系统研究的重要内容之一,能够为车辆电源系统设计提供理论参考。针对动力电池与超级电容混合型有轨电车,基于其运行特性,给出储能系统功率和能量需求的求解方法及电源系统所需满足的约束条件。在此基础上,基于逻辑门限的功率分配策略,对电源系统参数进行匹配,以电源系统初始成本和质量最小为优化目标来选取参数,逐步探索得出合适的参数范围。结果表明,根据该方法所选取的电源系统参数能够满足需求。     

被动信号优先策略下现代有轨电车站间协调能耗优化

为了降低半独立路权现代有轨电车线路运行的能耗,基于现代有轨电车系统的运行特性和线路特征,提出了半独立路权现代有轨电车线路的区段划分方法;并结合现代有轨电车列车运行模式,推算出了单区段现代有轨电车能耗优化速度曲线。在沿线交叉口已经考虑被动信号优先配时策略的基础上,以区段运行时间、距离、限速及交叉口信号状态等为约束条件,建立了基于站间协调控制的现代有轨电车全线能耗优化模型。选取国内某城市实际现代有轨电车线路为例,对比分析仿真速度曲线与模型求解速度曲线,结果显示该能耗优化速度曲线能有效降低现代有轨电车运行能耗。     

基于微电网的城轨再生制动能量回馈系统

为减小再生制动能量的冲击性和间歇性,提出一种基于微电网的再生制动能量回馈系统,利用城轨出入口电动汽车的闲置时间,发挥其储能特性和可调度特性,平抑制动能量的冲击性和间歇性,为车站提供稳定的绿色电力。为使所提微电网再生制动能量回馈系统的安全可靠工作,设计了再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制及电动汽车充放电控制,同时考虑到电动汽车充放电受荷电状态约束,提出了一种基于滞环比较器的协调控制方法,以实现再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制的同时避免电动汽车过充或过放。最后搭建Simulink仿真模型对所提微电网再生制动能量回馈系统进行验证,结果表明:所提运行控制和协调控制方法是有效可行的,对再生制动能量的利用具有应用和研究价值。     

基于模糊控制的并联混合动力汽车能量控制策略研究

简述了模糊控制的基本理论,以并联混合动力汽车蓄电池的荷电状态(SOC)和发动机转矩为控制目标,建立模糊控制器,并将其嵌入到ADVISOR软件中进行仿真分析。将模糊控制策略得到的仿真结果与电机辅助控制相比较,分析了模糊控制策略的优劣。