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。     

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...     

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.      

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.      

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.      

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;...     

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.     

燃料电池技术在船舶上的应用

简要介绍了燃料电池作为船舶电力推进系统原动力的国内外研究现状,分析了燃料电池动力系统的基本结构及组成,展望了燃料电池系统的发展趋势与应前景.     

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.     

某商用车动力总成悬置系统多目标优化

为解决某商用车动力总成悬置系统怠速抖动问题,提出了考虑悬置系统结构阻尼的动反力频响特性计算方法。基于NSGA-Ⅱ算法对解耦指标、动反力及各频率间隔之和进行了多目标优化,优化后动力总成悬置系统解耦率明显提高,系统动反力下降了4.91%。通过整车动力总成隔振试验,对比原始状态与优化状态在怠速工况下的综合隔振率,证明了该优化方法的正确性,为动力总成悬置系统设计提供了指导意义。     

动力总成振动到车内怠速噪声的传递路径分析

基于传递路径分析理论,针对某轻型卡车的怠速工况,以动力总成振动激励对驾驶员外耳的传递路径分析为例,说明了传递路径分析的方法和步骤。分析识别了主要传递路径的贡献量幅值,结合相位关系找到与实测相位较接近的传递路径,深入分析频响函数及激振力寻找导致贡献量大的原因,结合悬置传递率测试结果验证悬置设计是否满足要求。分析发现,右悬置Y向、左悬置Y向是解决问题的关键,二者的频响函数都较大且右悬置Y向的激励力也较大。可通过改善悬置支架结构来降低频响值,通过提高悬置隔振效果来降低车架端激励力。     

基于车辆动力传动和转向系统的换道轨迹优化策略

现有的换道轨迹研究大多是将换道轨迹规划和换道轨迹跟踪进行相对独立的研究,这类轨迹在实施过程中将产生不可避免的误差。为了消除这一误差以及缓解或解决由于不当换道行为引起的交通问题,本文提出一种考虑车辆动力传动和转向系统的换道轨迹优化策略,用以指导或替代驾驶员的换道行为。首先,利用Next Generation Simulation (NGSIM)数据获得换道过程的主要驾驶任务,并用highD数据对其进行验证。其次,基于二自由度车辆模型分析车辆的换道运动特性,构建能够被动力传动系统和转向系统所实现的换道轨迹。结果表明,所提策略可以在保证驾驶安全性的前提下,实现经济、舒适和高效的换道过程。单独考虑经济、舒适和高效的优化策略,能够分别降低35.71%的单位路程燃油消耗,94.58%的前轮转角的角速度以及70%的换道所需时间。这说明所提的换道轨迹优化策略能够从微观角度缓解或解决由不当换道驾驶行为造成的交通问题,并为驾驶辅助系统提供理论依据和方法指导。     

基于HyperWorks的汽车动力总成悬置支架仿真分析

通过实车实验分析了某轻型客车的动力总成振动加剧的原因,应用HyperWorks与Abaqus建立了悬置系统支架的有限元模型,通过有限元仿真分析确认了悬置系统支架存在的问题,并根据相关分析结论制定了悬置系统支架结构修改的方案。     

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.     

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工业、政府和学术界在研究与开发过程中已经开始采用技术路线图来确定其技术战略、寻找发展空间与机遇. 汽车产业正面临不断的技术突破与技术改进的激烈竞争中,应当具有与公司灵活目标相匹配的路线图,以便管理者能够根据技术改进的影响来及时重新评估和调整路线图. 本研究的重点是未来动力传动系统,根据不同的选择方式确定最可能的植入路线图,以达到提高动力系统效能的目标.     

基于非线性Drive-shaft模型的车辆传动系统冲击响应

建立了包含线性与非线性项的车辆传动系统非线性Drive-shaft模型, 应用具有耗散项的拉格朗日方程将非线性Drive-shaft模型转换为当量化的两质量模型, 通过将两端扭转角等效到同一端获得了传动系统的冲击响应方程, 应用Routh-Hurwitz准则分析了冲击响应方程的稳定性, 获得了稳定性参数区间。仿真结果表明: 将非线性阻尼分别设置为0和线性阻尼的1/10、-1/10时, 冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.101 4、0.371 6, 当非线性阻尼为线性阻尼的1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明正的非线性阻尼有利于冲击响应的衰减; 将非线性刚度分别设置为0和线性刚度的1/10、-1/10时, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.178 8、0.115 9, 当非线性刚度为线性刚度的-1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明负的三次方非线性刚度有利于冲击响应的衰减; 在固定非线性刚度为线性刚度的-1/10的基础上, 将代表非线性阻尼的系数分别设置为0.1、0、-0.1, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.078 4、0.114 2、0.231 6。可见, 当代表非线性阻尼的系数设置为0.1时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这表明在传动系统线性刚度及线性阻尼的基础上, 设计负的非线性刚度及正的非线性阻尼可以提升传动系统抵抗冲击的性能。      

悬置刚度对动力总成悬置系统解耦率的影响分析

为分析各个悬置元件主轴刚度对某动力总成悬置系统解耦率的影响,对每一个悬置的进行正交设计并进行仿真试验,然后用极差分析法对结果进行了分析.结果表明,在该动力总成悬置系统中,左悬置和右悬置的x向刚度对悬置系统解耦率影响最明显;而后悬置的z向刚度对系统解耦率影响最明显;单个悬置各向刚度之间的交互作用对系统解耦率的影响不明显.     

基于发动机特性综合评价的传动系优选匹配方法

汽车动力传动系的优选匹配是汽车设计的重要组成部分。发动机的万有特性实验数据是汽车经济性计算的重要参数,利用发动机的万有特性实验数据,得到发动机的最低燃油消耗率、平均燃油消耗率、燃油消耗率均差,建立了发动机经济性的综合评价标准;通过处理传动系的最小传动比,得到了优选匹配快速计算方法;实例计算验证了优选匹配快速计算方法的有效性。     

信号交叉口行人步行速度特性分析

信号交叉口行人步行速度是交通信号设置和安全分析的一个重要指标,根据采集到的西安市高新区典型十字信号交叉口行人步行速度数据,通过SPSS软件运用数理统计方法对数据进行分布拟合、统计性描述,探讨了行人自身特性和交叉口特性影响下行人过街速度特征.研究表明,男性和女性步行速度分布都符合正态分布,青年、中年和老年行人速度分布符合对数正态分布;同一个路口相交道路等级相差较大时,通过不同人行横道的行人平均步行速度值相差较大;最后,给出了设计步行速度推荐值.