燃料电池电动汽车能量管理系统研究

提出多能源燃料电池加镍氢电池及超级电容燃料电池电动汽车混合动力系统的方案,并设计了动力系统结构。通过比较车载3种能源,给出了动力总成控制系统结构,重点对能量管理系统进行优化,采取燃料电池发动机输出功率预测控制策略,减少了其输出功率的频繁波动。仿真结果证明能量管理策略可行。     

燃料电池车用DC/DC控制策略优化研究

为提高燃料电池的耐久性、解决燃料电池车用大功率DC/DC变换器存在的升压效率低的问题,基于三相交错式Boost型DC/DC拓扑结构,进行DC/DC变换器控制方法研究,提出DC/DC系统输入输出双重控制及多相交替驱动控制策略,使得DC/DC变换器不仅具有合适的输出电压,还能够使燃料电池输出电流平稳变化,有效改善了燃料电池的工作环境,实现了DC/DC在各个工作点的转换效率最大化。通过仿真和实验对该方法进行了验证,实验结果表明,该DC/DC在全部输出功率范围内转换效率大于93%的高效工作区域可达近100%,且最高效率可达98%,这对于燃料电池汽车动力系统是非常可观的。     

电动汽车电源变换器的柔性安全设计

根据电动汽车电源变换器功率开关管的温度-电流特性,提出了基于温度变化的动态电流限制方法,用来避免功率开关管过热及由过热保护而引起的切断电源变换器输出功率的现象,保证电动汽车的安全运行。在此基础上开发了单片机测控单元,实现功率开关管电流、温度的监测以及电源变换器输出电流的实时调节,保证电源变换器的持续、安全工作。通过车载CAN网络,实现电源变换器与整车监测系统的通信。     

燃料电池混合动力系统构型和控制方法研究

介绍了四种燃料电池混合动力系统构型及电压控制和电流控制两种控制方式,并对控制的结果进行了比较, 得到了电流控制方式更有利于对燃料电池和辅助动力源装置进行功率分配的结论,选取了合适的驾驶循环,在动态试验台架上对四种构型进行了试验研究,通过对燃料经济性、驾驶循环动力性以及动力系统控制策略的实现效果等方面的综合比较,得出了构型C综合性能较好的结论。     

一种带有比例谐振控制器的供电设备的控制

讨论了一种功率变换器输出的控制方案,该变换器可用于柴油军用车辆的电源系统。电源系统的输出由一个三相四桥臂电压型变换器和正弦波滤波器组成,运用新的控制方案,电源系统可以在任何负载条件下产生三相对称的正弦波输出电压,而波形失真却很小。变换器性能的优劣通过额定功率为18kVA的样品试验进行验证。     

燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发

为满足燃料电池汽车动力系统伞部功率范围内精确加载及测试的需要,开发了燃料电池汽车动力系统仿真试验台,介绍了该试验台的系统方案及电源模拟技术和惯量模拟技术.该试验台以双向DC-DC变化器模拟燃料电池,以电模拟方式进行驶使阻力的模拟和控制,通过控制电机的速度变化率实现惯量模拟.通过调试试验,得到了设计预期的电源模拟和惯量模拟效果.     

国产化车用燃料电池动力系统的研发方向

为研发车用燃料电池动力系统,对国产与国外主要车企产品进行对比。存在主要差距有:1)国产燃料电池动力系统的输出功率和效率偏低;2)电堆功率密度不高;3)空压机的开发不足。因而,国产化燃料电池动力系统的研发方向包括:提高燃料电池的功率输出和空压机的性能,使燃料电池动力系统工作在高效区,以提高整车性能;改进操作条件和材料,提高电堆电池反应面积和单位面积上的电压,以提高电堆功率密度;实现空压机的低载低压和高载高压,扩展空压机的喘振线范围,以实现高速高效。     

燃料电池混合动力汽车动力系统匹配与优化研究

首先,基于中国客车典型循环工况对燃料电池混合动力系统进行匹配计算,确定了电动机、燃料电池发动机和蓄电池的基本参数;然后基于中国客车典型循环工况,建立燃料电池混合动力系统的优化模型,采用序列二次规划算法进行优化,分析了各种参数对整车燃料经济性的影响,包括燃料电池发动机与动力蓄电池之间的功率分配比、SOC的初始值与目标值、变速器传动比及传动比间隔以及主减速比等,为燃料电池混合动力汽车的构型提供指导。     

客车运行中常出现的“莫名其妙”问题——电磁兼容问题（九）

上一期介绍了电动客车的基本结构和关键零部件,本期重点介绍电动客车直流／直流（DC／DC）变换器的电磁兼容性能。电动客车DC／DC变换器主要用于对动力电源的输出进行控制,实现动力电池（或超级电容）与电机控制器之间的电压匹配以及能量传递,或者将动力高压电变换为给辅助蓄电池和低压电气系统供电的低压电,其电路结构既包含了高压、大电流的主电路,又包含了低压、小电流的控制电路（如图所示）。     

混合能量存储系统中直流变换器在峰值电流控制下的混沌问题EI北大核心CSCD

由于超级电容的工作电压范围广,直流变换器在无电流补偿的峰值电流控制下出现分岔,甚至产生混沌现象。本文中研究了双向直流变换器在超级电容和电池主动并联混合能量存储系统应用中的控制问题,确定了发生分岔时电池和超级电容的工作电压关系。结果表明,采用电流斜坡补偿方法,可使直流变换器在电池和超级电容的工作电压范围内不发生分岔和混沌现象,改善了控制质量。     

单轴并联式混合动力总成的设计

设计完成了驱动电机与电控共轨柴油机结合而成的混合动力汽车动力总成,该总成用于单轴并联式混合动力汽车。驱动电机既是电驱动装置,又是起动、发电一体化系统(ISG),基于MC 68H9S12DP256B单片机,研制了该总成的控制系统,通过CAN总线实现了联合控制,以电池充放电平衡和发动机燃油经济性为基础,应用了一种模糊逻辑控制策略,实现了混合动力系统的扭矩分配与不同工作模式以及模式间的切换,该总成能够在所要求的工作模式下运转。     

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。     

基于直线发电/发动机组的新型混合动力系统

在自由活塞式直线发电/发动机组的基础上,构造一种新型混合动力系统,旨在进一步提高燃料效率。同时介绍了混合动力系统、自由活塞式直线发电/发动机组的工作原理、总体结构、性能特点以及这种新型混合动力系统的主要研究。     

Performance analysis according to the combination of energy storage system for fuel cell hybrid vehicle

The need for the unmanned ground combat vehicle (UGCV), which is used for the surveillance, reconnaissance and targeting during extremely dangerous condition on the battlefield, has steadily increased, and the transition from manned ground combat vehicles to unmanned ground combat vehicles is expected to reduce the loss of lives during battle. The UGCV needs many types of capabilities to achieve satisfactory performance. This paper focuses on the modeling and control of the power system of the UGCV, and proposes the fuel cell hybrid system (FCHS) for the power system of the UGCV. The fuel cell hybrid system has many advantages in stealth drive and the system efficiency. In addition, the FCHS is much quieter than the engine generator and generates much less heat. The benefits of the FCHS are advantageous for use in Army operations, which require ‘silent watch’ capability and the ability to operate without showing up on an enemy’s radar screen. The FCHS has a fuel cell and uses an energy storage system (ESS) as a power source. The ESS (e.g., batteries or ultracapacitors) helps the fuel cell supply power to the electric drive system and also recovers energy during deceleration. The ESS makes it possible to improve the efficiency and dynamic characteristic of the power system. In this paper, the FCHS is composed of different combinations of component models. The component sizes are chosen to satisfy performance requirements. In order to determine the power distribution between the fuel cell and the ESS, a power management strategy based on the required power and the SOC (state of charge) of the ESS is proposed. Batteries and ultracapacitor, components of the ESS, have different characteristics. Accordingly, varying the combination of ESS components can change the performance of the power system. The performance of the FCHS with respect to different combinations of ESS is analyzed using simulated results.     

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。     

基于柴油机万有特性分析的进出口独立控制挖掘机节能研究

挖掘机采用泵阀复合进出口独立控制液压系统较传统抗流量饱和的负载敏感系统（LUDV）可显著降低阀口工作压差，提高能量利用效率，同时降低柴油机转速及其扭矩输出，改善柴油机的燃油经济性，但在动臂下降、回转制动工况时液压系统功率输出较小，柴油机工作于低负荷工况，尚有较大节油空间。为优化柴油机工作区域，进一步提高泵阀复合进出口独立控制挖掘机的整机经济性，提出基于柴油机万有特性分析的柴油机-液压泵功率匹配方案。通过对比泵阀复合进出口独立控制系统与LUDV系统的动臂工作特性和回转特性，明确动臂单动作、回转单动作时的功率范围，并依据柴油机万有特性曲线，分析2个系统在相应工况时柴油机的工作区域，指出对于泵阀复合进出口独立控制系统，当动臂下降、回转制动时，柴油机输出功率远小于1 800 r·min^-1所对应的额定功率。为改善此工况时柴油机的经济性，基于柴油机三缸工作模式和柴油机两缸工作模的万有特性曲线，确定功率匹配的控制策略，当挖掘机动臂举升时，柴油机全部气缸工作，动臂下降时，柴油机采用两缸工作模式；当以最大半径回转启动时，柴油机全部气缸工作；以最小半径回转启动时，柴油机采用三缸工作模式；回转制动阶段，柴油机工作于两缸模式。建立整机动力系统试验平台，进行动力性和经济性比较试验。试验结果表明：在满足的动力性的前提下，采用柴油机多个气缸停缸技术，动臂单动作举升过程中降低燃油消耗20%，在最大半径回转过程中，可降低燃油消耗40%，在最小半径回转过程中，燃油消耗降低20%，节能效果明显。     

混合动力系统的台架试验研究

针对所开发的混合动力系统的特点,建立了包括测功机、发动机及ECU、电动机及电机控制器ECU、液晶仪表、电池及管理系统ECU、软件监控界面等在内的动力系统测试平台。通过台架试验,实现了发动机和电动机双驱动动力源的参数匹配,节约了开发成本,缩短了开发周期,完成了用车辆难以进行的试验,验证了整车的控制逻辑及其相关的控制策略,为转鼓试验和整车的进一步开发研究奠定了基础。     

基于MPC的液压混合动力车辆能量管理策略研究

针对双轴并联式液压混合动力车辆(PHHV),以蓄能器荷电状态(SOC)和发动机瞬时燃油质量流量m8f为输入量,发动机需求功率比例φ为输出量,以油耗最小为目标函数设计了模型预测控制器(MPC)进行PHHV的能量管理。基于MATLAB/Simulink平台搭建了包括需求功率计算、发动机、蓄能器和泵/马达等主要部件的PHHV车辆模型并进行MPC能量管理。研究结果表明,在美国道路城市循环工况(UDDS)下,MPC管理下的PHHV能充分发挥混合动力的特点,合理调节分配发动机和液压单元的需求功率,降低行驶过程的总油耗。     

串联式混合动力系统APU结构设计

开发了1套基于天然气发动机的串联式混合动力系统APU,并针对APU起动过程提出了带电控离合器的结构设计,该结构保证了发动机起动的平顺可靠。试验表明,APU起动过程为7.2 s,其中离合器脱开过程0.85 s,接合过程1.2 s,实现了预期目标。APU应用在整车上时,整车燃油经济性和排放性能均得到提高。