基于场景的燃料电池商用车能量管理策略研究

能量管理策略开发作为燃料电池动力系统整车开发应用的核心技术之一，可使燃料电池汽车在获得更好的动力性和经济性的同时能有效延长燃料电池系统的寿命。文章在综合分析各类能量管理策略特点的基础上，结合商用车“场景定义汽车”的特点，研究提出基于商用车应用场景的燃料电池动力系统匹配方案和能量管理策略开发方案，并通过MATLAB仿真模型优化、Lab Car台架迭代测试和真实运营场景实车数据分析验证，形成了基于场景的燃料电池商用车能量管理策略全过程的闭环开发流程。     

纯电动汽车复合储能系统能量管理策略

针对纯电动汽车单电池系统功率密度低、大电流充放电能力差等问题,设计了锂电池-飞轮电池复合储能系统,提出了基于工况识别的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略,将需求功率分解成低频成分和高频成分,并分别将其分配给锂电池和飞轮电池。最后,将所提策略与逻辑门限能量管理策略进行比较分析。结果表明：所提出的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略可以有效减缓锂电池受到的峰值电流冲击,延长其使用寿命,增强纯电动汽 车的整体性能。     

融合工况识别的增程式电动汽车模糊能量管理策略研究

针对模糊能量管理策略设计仅依赖专家经验很难适应复杂工况的问题，本研究提出了一种基于神经网络工况识别的增程式电动汽车模糊能量管理策略。首先，基于中国货车行驶工况（CHTC-HT）数据，利用改进遗传算法优化的BP神经网络构建工况识别模型；其次，根据所识别的工况类型，融合电池SOC及整车需求功率参数，设计了自适应模糊能量管理策略，通过实时获取发动机功率输出实现能量优化分配；最后，通过硬件在环测试验证了所提出的方法。结果表明自适应模糊策略油耗相比规则策略降低9.67%，比模糊策略降低7.84%，有效提高了整车经济性。     

面向耐久性提升的车用燃料电池系统电控技术研究进展

车用燃料电池系统耐久性是制约燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一。汽车运行工况复杂多变,燃料电池系统内部温度、湿度、压力等运行参数控制难度较大,且处理不当会加剧电堆寿命衰减。本文立足于车用燃料电池系统电控技术,分析了不同的运行工况和运行参数的波动对燃料电池性能衰退的影响,并对燃料电池系统组成、结构、控制器硬件、控制目标和常用管控策略等进行了介绍。总结出,通过功率调节与车载储能装置进行能量分配和功率控制,并结合基于模型的燃料电池系统控制方法可更好地实现温度、湿度、压力等运行参数的管控,保证燃料电池处于合适工作条件,延长使用寿命。最后,展望了车用燃料电池系统电控技术的发展趋势。     

燃料电池城市客车电电混合动力系统研究

对电电混合燃料电池城市客车在不同工况下的输出性能和匹配特性进行分析,研究电电混合动力系统在各种工况下的能量管理策略。表明动力电池可以保障燃料电池系统在平稳状态工作,显著延长燃料电池工作寿命,节约成本,提高整车可靠性。     

燃料电池轿车能量源混合度仿真优化

对某款燃料电池轿车能量源(包括燃料电池和动力蓄电池)的不同功率配置对整车氢燃料经济性和动力性能的影响进行研究。首先,基于性能测试数据和工作机理分析,建立了动力系统关键部件数学模型,采用实车能量管理策略,搭建燃料电池轿车动力系统前向仿真模型。其次,定义了燃料电池轿车能量源混合度,并开发了混合度自适应的能量管理策略。最后,通过仿真分析了混合度的选取对燃料电池轿车氢燃料经济性和动力性的影响,为确定燃料电池轿车的最佳能源配置提供依据。     

基于自适应模糊控制的超级电容燃料电池车

为改善车辆整体性能和提高燃料经济性,针对以超级电容为储能系统的燃料电池车,提出 了建间接自适应模糊控制配合最小二乘卷积拟合算法(Savitzky-Golay)滤波器的能量管理策略。通过 模并基于美国城市循环工况(UDDS)进行了计算分析。结果显示,与单模糊控制策略相比,该策略 实际车速能够完全匹配需求车速,燃料电池的输出功率更加平稳。其中,燃料电池平均效率提高了 5.84%,等效燃油消耗量降低了12.73%,0~100km/h的加速时间减少了19.19%,最大爬坡度提高 了15.42%。该策略能很好地改善燃料经济性,提升车辆整体性能,可以作为燃料电池车用能量管理 策略进行推广。     

燃料电池汽车公用工程

随着世界对能源、大气污染的重视，燃料电池成为公认的替代汽、柴油的远期能量来源，同时由于用于燃料电池的燃料的特殊性，其公用工程也受到广泛关注。本对氢、甲醇、天然气、汽油等潜在的燃料电池燃料在生产、运输、储存、加注等一系列环节进行了比较，指出甲醇、液氢分别是近期和远期内最有竞争力的供氢方式。     

氢燃料电池电堆安全性测试项目研究

根据车用氢燃料电池电堆在整车行驶/停放时的实际工作环境和状态,考虑氢燃料电池汽车的各种事故情况,参考车用储能装置和燃气汽车的现行标准和试验项目,针对车用氢燃料电池电堆的特殊原理结构,对电堆的安全性测试项目进行分析研究。     

燃料电池混合动力客车等效氢耗优化策略

为了改进燃料电池混合动力客车的燃油经济性,基于等效氢耗理论,对燃料电池混合动力系统能量管理算法进行了优化.首先建立了系统瞬时氢耗模型,在该模型中,系统瞬时氢耗分为燃料电池瞬时氢耗和蓄电池等效瞬时氢耗2个部分;而后采用最小二乘算法辨识了蓄电池模型待定系数,求解了系统瞬时氢耗最小化问题,探讨了瞬时优化问题的本质;最后以解析解为基础建立了能量管理优化算法,并在中国城市公交典型工况中进行实车试验.结果表明:该工况下所研究的燃料电池城市客车百公里氢耗为9.3 kg,比采用基于规则的能量管理算法降低2.1%;通过提高燃料电池系统效率、降低整车辅助功率和采用制动能量回收策略可进一步提高系统经济性.     

氢燃料电池发动机热管理系统的控制方案研究

针对目前氢燃料电池发动机系统在变载过程中存在的电堆温度波动较大、热管理子系统响应速度慢等问题,提出了基于电堆功率、电堆进出口冷却液温差、冷却液流量等多参数跟随的热管理控制方案.利用AMESim仿真软件对某款氢燃料电池发动机的热管理系统建立了一维仿真模型,并在典型工况下对不同控制方案进行仿真分析.结果 表明:水泵转速跟随...     

质子交换膜燃料电池系统建模与仿真分析

本文基于Amesim软件建立完整的燃料电池系统模型,包含电堆、空气系统、氢气系统和冷却系统模型,研究系统操作条件变化对系统性能的影响,结果表明,该模型可对空气计量比、电堆空入压力、电堆氢入压力、电堆水入温度等参数进行敏感性分析,并选出了最优系统运行操作条件及其对应的系统功率和效率输出,支持系统开发和操作条件优化。     

氢燃料电池混合动力汽车能量管理系统建模与仿真分析

为了合理分配燃料电池/动力电池混合动力汽车(FCHV)行驶过程中双电源的能量投入比例,更好地保护电池,本文讨论了“FC+B”汽车混合动力系统,设计了一种能量管理控制方法,利用Matlab/Simulink建立了能量管理系统模型,并对该能量管理系统进行了仿真研究。研究结果表明,制定的能量管理控制方法,可有效判断并计算需求功率,准确分配燃料电池和动力电池的功率,使FCHV具有良好经济性和安全性。     

氢燃料-光伏电池汽车动力系统分层能量管理策略

汽车产业的热门趋势是新能源汽车,光伏电池汽车和燃料电池汽车的技术却未被开发,正是最好的发展方向。本文根据燃料电池和光伏电池的工作原理及输出特性,对其进行数学建模,选用双向全桥DC/DC变换器,作为系统控制的一部分,使用传统移相控制正向工作模式,并对其传输功率进行分析。利用matlab/simulink软件对上面的建立的数学模型进行建模仿真,建立出氢燃料-光伏电池汽车动力系统模型。分析研究氢燃料电池和光伏电池的能量控制理论,从而设计出系统级的协调控制与能量管理,即分层能量管理策略。     

考虑燃料电池衰退的FCHEV反馈优化控制策略

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率P_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值ΔP_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与ΔP_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节ΔP_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比ΔP_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近ΔP_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。     

燃料电池混合动力瞬时优化能量管理策略研究

以提高燃料经济性为目标,采用基于瞬时优化的方法开展能量分配策略研究,并引入了蓄电池等价燃料消耗理论,将蓄电池电能消耗或者电能补充,等效为燃料电池发动机的燃料消耗量,并由此建立系统瞬时燃料消耗量函数.为保证蓄电池工作在最优的范围内,引入蓄电池的充电保持策略.仿真结果表明,按照等价燃料消耗量瞬时优化理论得出的优化结果,能提高燃料经济性,同时蓄电池SOC保持在合理范围内,对今后实车的研制具有一定指导意义.     

氢燃料电池电电混合汽车能量管理控制策略研究

氢燃料电池电电混合汽车的整车能量管理采用滞环控制策略,以提高燃料电池的经济性与耐久性,并搭建该能量管理控制策略模型用于实际道路工况测试.     

一种燃料电池混合动力系统功率控制算法

针对燃料电池动态响应慢和储能系统工作方式灵活多样的特点,在传统控制策略的基础上,提出了蓄电池第一优先使用的功率分配方法,再以整车系统效率最大为目标,建立具有限制的全局优化问题,并选用序列二次规划算法求解。不同工况下的仿真结果表明,该方法不仅能使燃料电池和蓄电池工作在各自有效区域,同时还提高了整车系统效率和燃料经济性。     

基于小波变换的燃料电池混合动力系统多能源管理策略研究

设计了一种由燃料电池、超级电容和锂离子电池组成的新型混合动力系统;提出了一种基于小波变换的燃料电池混合动力能量管理策略,实现了按功率需求的变化频率对燃料电池、超级电容和锂离子电池进行能量分配,从而改善了系统的性能,延长了部件寿命;进行了该系统的建模和仿真,结果表明该方法可以很好地实现功率分配,满足设计要求。