燃料电池混合动力中巴的整车设计及其能量分配控制策略

由于燃料电池技术的日臻成熟,这种清洁、高效的新型动力源正逐渐被广泛地应用在车辆领域中.因此提出了燃料电池电动中巴车的整车设计构架及其能量分配控制策略,文章主要阐述了在现有中巴车体基础上对燃料电池发动机、蓄电池以及电力驱动系统进行的优化布置,并着重对燃料电池车辆电力驱动系统的配置、车辆控制系统、蓄电池的管理系统以及车辆的能量分配控制策略作了详细论述.     

基于ADVISOR的双能量源纯电动汽车仿真

以蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车为研究对象,在分析双能量源存储系统的结构和工作模式的基础上,建立了相应的双能量源功率分配模糊控制策略.针对电动汽车仿真软件ADVI-SOR,通过双能量源模糊控制建模与关键程序二次开发,实现了适合于蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车仿真的专用软件平台.利用该平台对双能量源纯电动汽车进行了整车动力性能仿真.结果表明:蓄电池-超级电容双能量源存储系统能够同时满足纯电动汽车对能量和功率的双重要求,车辆的经济性和动力性都得到了提高.     

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.     

燃料电池混合动力中巴的整车设计及其能量分配控制策略

由于燃料电池技术的日臻成熟，这种清洁、高效的新型动力源正逐渐被广泛地应用在车辆领域中．因此提出了燃料电池电动中巴车的整车设计构架及其能量分配控制策略，文章主要阐述了在现有中巴车体基础上对燃料电池发动机、蓄电池以及电力驱动系统进行的优化布置，并着重对燃料电池车辆电力驱动系统的配置、车辆控制系统、蓄电池的管理系统以及车辆的能量分配控制策略作了详细论述．     

纯电动汽车减速器速比选择研究

基于纯电动汽车中使用的单级减速器现状,利用GT整车仿真软件建立蓄电池、电动机及驱动系统和整车仿真模型,通过对整车行驶动力性能和续驶里程的仿真分析,对减速器速比的选择依据进行研究,并在实车上进行仿真验证,得出不同的整车性能定义下相对合理的速比选择范围。     

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.      

基于转矩分配的并联式混合动力电动轿车能量管理策略研究

提出了基于对驾驶员行驶需求转矩进行实时分配的混合动力电动汽车整车能量管理策略．针对一款双电机结构的并联式混合动力电动轿车的特点，提出以发动机稳态状态下的燃油消耗率特性图为基础，将车辆行驶需求转矩合理地分配给发动机、主电机及ISG，从而实现降低发动机燃油消耗，维持电池SOC平衡的控制目的．按此能量管理策略建立该电动轿车的控制器模型，并将其整体嵌入电动汽车前向仿真软件HEVSim中的相应整车模型中进行仿真测试，仿真结果达到控制要求，证实该能量管理策略具有合理性与可行性。     

燃料电池汽车混合度与能量管理策略研究

针对目标车辆,以满足车辆动力性为前提,进行燃料电池动力系统静态匹配,并基于GT-Suite平台建立燃料电池动力系统模型及整车模型。以NEDC循环(新欧洲行驶工况)为研究工况开展在不同混合度下,不同能量管理策略对整车经济性的影响规律及影响机理研究,为确定燃料电池轿车最优能源配置提供依据。结果表明,燃料电池动力系统混合度及能量管理策略差异会导致燃料电池、动力电池功率分配以及运行时间不同,进而影响动力系统效率进而影响整车经济性;功率跟随模式在中混合度情况下整车经济性最优,开关控制模式在低混合度情况下整车经济性最优。     

电动摩托车动力性能计算模型

为取得电动摩托车的蓄电池，电动机及整车之间的最佳动力匹配关系，按动力与整车的功能关系，分成蓄电池电动机和整车３个部分，分别建立各独立又相互联系的动力性能计算数学模型，以确定蓄电池，电动机的最佳工作参数和工作特性并可模拟整车动力性能。     

燃料电池轿车动力系统结构设计

对比分析实际燃料电池轿车两种动力系统结构的优缺点,提出燃料电池轿车动力系统设计原则;Plug-in燃料电池轿车动力系统的结构能够继承所述两种动力系统结构的优点并克服其固有缺点;根据动力系统设计原则实现的Plug-in燃料电池轿车动力系统,具有效率高、成本适中的特点;经仿真分析和试验认证,所设计的Plug-in燃料电池轿车动力系统结构和能量分配设计方法准确实用。该方法对串联混合动力、双电源系统汽车的能量设计分配也具一定参考价值。     

基于动态规划算法的增程式电动汽车能量管理策略优化

提出了一种动态规划改进算法, 根据约束条件确定未来可达状态序列, 通过计算离散状态点间的转移代价, 在保证求解精度的同时, 降低了离线优化计算量; 利用改进动态规划算法设计了增程式电动汽车能量管理策略, 根据能量管理优化问题特点, 建立了动力系统模型和适用于全局优化求解的系统状态方程, 并确定了以动力电池荷电状态为系统状态量和增程器发电功率为系统控制量; 在迭代计算过程中, 将发动机燃油费用和动力电池电能费用之和作为目标函数, 构建了基于北京主干道不同行驶里程仿真工况, 得到了驱动电机需求功率最优分配结果; 提取了增程器启停状态与动力电池荷电状态和驱动电机需求功率二者之间的控制规则, 利用最小二乘法对增程器功率分流比与驱动电机需求功率的分布规律进行拟合, 建立了基于优化规则的能量管理策略。仿真结果表明: 对于行驶里程为100km的仿真工况, 动态规划改进算法计算时间为7 239s, 与经典动态规划算法相比计算效率提高了78.2%;基于优化规则的能量管理策略能够获得类似动态规划改进算法的控制效果, 2种控制策略的动力电池荷电状态误差小于2.5%;相比实车电能消耗-电能维持型控制策略, 基于优化规则的控制策略能够使整车经济性提高5.4%, 使燃油经济性提高7.9%。      

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.      

考虑性能衰退的燃料电池汽车自适应优化能量管理策略

为了提高系统效率与降低因不利运行条件导致的燃料电池使用寿命缩短风险,提出了考虑燃料电池性能衰退的自适应庞特里亚金极小值原理(P MP)能量管理策略,用于城市公交车燃料电池/超级电容混合动力系统;分析了离线式P MP燃料电池/超级电容混合动力系统在5种不同循环工况下的能量分配结果,获取了在3种典型城市公交循环工况下初始协...     

Optimal energy management for a complex hybrid electric vehicle: Tolerating power-loss of motor

The energy management may perform well under normal conditions, but may lead to poor behavior under abnormal situations. To tackle this problem, an optimal control strategy called rule-based equivalent fuel consumption minimization strategy (RECMS) is developed for a new complex hybrid electric vehicle (CHEV).It optimizes the energy efficiency and drive performance to cater for normal and power-loss operations of the tractive motor. Firstly, the strategy formulates a novel objective function based on the equivalent fuel concept.By accounting for the actual fuel cost, the equivalent fuel cost for the electric machines and virtual fuel cost for the drivability, the cost function is obtained. Furthermore, some penalty factors are presented to optimize the performance target. Finally, experiments for a practical CHEV are performed to validate a simulation model.Then simulations are carried out for both rule-based and RECMS. The results show that the optimal energy management is working well.     

基于RCP的HEV动力总成控制系统

基于dSPACE数字信号处理与应用系统,通过运用快速控制原型技术（RCP）对串联式混合动力系统的多能源动力总成控制单元选择3种不同的控制策略和控制算法进行了实时仿真和系统台架试验.应用快速原型控制技术的仿真分析与台架试验表明,在串联式混合动力系统控制中,采用兼顾电池充电安全与系统能量需求的控制策略比功率跟随型和能量补偿型更适合实际系统工作的需要.     

插电式四驱混合动力汽车控制策略设计及优化

为有效识别驾驶员的驾驶意图,在保障插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上,提高其燃油经济性,提出了一种转矩识别系数计算方法,设计了基于发动机输出转矩最优能量管理控制策略,讨论了每种工作模式的判别条件以及转矩分配方法.为避免单一优化算法运算时间长、容易陷入局部最优的固有缺陷,使用优拉丁超立方的方法进行试验设计,利用径向基函数神经网络(radial basis function, RBF)建立近似模型,使用多岛遗传算法对近似模型进行了优化.研究结果表明:对优化后的控制策略进行离线仿真得出,混合动力汽车在满足动力性能的前提下,百公里油耗降低了16.4%;将优化后的控制策略在dSPACE上进行硬件在环试验表明,所制定的控制策略,可以实现基本的能量管理,且加入转矩识别之后平均车速误差降低了39.9%,百公里油耗降低了8.5%.      

并联式混合动力汽车能量管理的马尔可夫决策

为研究同轴并联式混合动力汽车的能量管理策略,建立了同轴并联式动力系统动态方程,分析了转矩需求无后效性的马尔可夫特性.在维持电池容量不变的条件下,以燃油消耗最小为优化目标,采用马尔可夫决策实施能量管理策略,并采用策略迭代方法求解了马尔可夫能量管理的转矩决策过程,在J1015工况和昆明工况进行了仿真,实现了能量管理的在线实施.结果表明,与基于动态规划的能量管理策略相比,马尔可夫决策的能量管理策略能在线实施,且电池容量变化更为平稳;在燃料消耗方面是全局次优的,在J1015行驶工况下100 km燃油消耗增加了1.32 L,在昆明行驶工况下100 km燃油消耗增加了1.59 L.      

Control of energy regeneration for electric vehicle

To extend electric vehicle (EV) running distance, the vehicle energy regeneration (ER) method and vehicle control strategy were designed based on the original vehicle braking system. The ER principle of direct current (DC) brushless motor was studied, the motor mathematical model and PI control method with torque close-loop were built. This control method was applied to pure EV and the real road tests were evaluated.The ER control does not make any significant uncomfortable influence brake feeling and can save about 10% battery energy based on 3 times economic commission for Europe (ECE) driving cycles.     

车载镍氢电池管理系统研究现状与发展

论述了国内外关于车载电池SOC计算方法及电池管理内容、方法与策略研究,特别是电池热管理研究的现状与发展。针对每一部分,提出了个人的看法与观点,并指出应当根据系统论的观点主动的管理电池。