浅谈氢燃料电池电动汽车布置设计

本文结合作者实际工作经验,介绍了某氢燃料电池电动汽车的电堆及其附件系统的布置设计,包括空气供应系统、氢气供应系统和电堆热管理系统,积累经验,供后来者参考。     

基于分级模型的电动汽车高压电气策略研究

高压电气策略相当于电动汽车的思维逻辑,包括驱动控制、充电管理、高压安全、能源控制等高压电气策略正在发生快速迭代。本文对纯电动汽车的功能需求进行研究,建立分级功能模型,便于策略的架构及逻辑设计。基于分级模型,建立驱动控制、绝缘保护的高压电气策略。对设计的策略进行实车搭载验证,数据显示:当有挡位及制动踏板信号时,电机存在相应的输出扭矩。主动在电路中接入低电阻时,低阻值会立刻被检测到,同时有绝缘报警并断开了高压回路,设计策略得到有效执行。     

株洲二线船闸闸门及启闭机优化设计

株洲二线船闸人字门为超大型闸门,控制闸门的变形量是设计的重点和难点,船闸启闭机集中布置在闸首上部,需充分考虑吊装及检修方便。闸门门体结构进行多方案布置,分别进行结构计算,研究结构本身抵抗变形的能力,对闸门的附件进行优化设计。启闭机布置采用两种方案,并进行优缺点比选,重点考虑吊装、检修、通行、美观等因素。结果表明,闸门采用多主横梁+八隔板+水平次梁的方案刚度最好,防护系统及人行桥优化设计后更趋合理,启闭机布置采用空箱+吊物孔电动盖板方案,实现了吊装检修和通行方便。     

电推船舶变压器及母线的选择性保护设计分析

为解决变压器选择性保护指导方法与其断路器选型的匹配性差、船规对电推船舶母线保护及选择性的指导描述不多的问题,提出了基于厂家选择性匹配表选型的变压器选择性分析方法,及基于低电压穿越技术基础上的母线分段差动保护作为主保护、断路器间时间电流选择性或区域选择性作为后备保护的母线选择性分析方法。通过实船测试,采用母线分段差动保护的方法,提高了母线短路时的选择性能力,降低了推进逆变器的低电压穿越时间要求。     

电动汽车驱动电机结构参数优化设计

在研究电动汽车驱动电机参数匹配过程中, 提出了一种驱动电机结构参数优化设计方法。在已知电机基本参数基础上, 分析了电机轴向长度、转子外径、绕组匝数、线径、极弧因数、永磁体厚度等参数对电机效率的影响。建立了电机主要本体结构参数与效率特性的映射关系, 提出了电机本体结构参数的初始设计和优化设计流程。利用优化设计得到的电机效率特性, 通过正向仿真整车模型, 在4种典型工况下进行了整车的经济性仿真验证。仿真结果表明: 在外特性方面, 优化电机相比初始电机的转矩脉动明显降低, 其中恒转矩区域降低为14%, 恒功率区域不超过40%, 且最高效率提升为94%;在整车经济性方面, 优化电机在NEDC、UDDS、JC08、1015工况使整车单位里程能耗分别降低7.1%、6.7%、4.1%、2.9%, 平均为5.2%。可见, 优化设计方法在满足整车动力性需求的前提下, 改善了电机在高效率区间的工作点分布, 显著提高了电机在高转速、低转矩范围的平均效率; 设计方法能更好地提升电机的驱动效率, 为从整车性能要求出发的电动汽车驱动电机本体结构参数优化设计提供理论指导。     

基于分段动态松弛协同优化算法的船舶机舱结构优化设计

基于标准的协同优化算法,针对其对初始点敏感、收敛慢等固有缺陷,将协同优化算法法与混合优化算法及动态松弛法相结合,提出分段动态松弛协同优化算法,并将其应用到船舶机舱结构多目标优化问题中。针对船舶主机舱结构静、动态多学科多目标优化问题,建立主机舱结构的多目标协同优化模型。在Isight优化软件中采用改进的分段动态松弛协同优化算法,对船舶机舱结构进行静、动态多学科多目标协同优化设计,得到优化设计的最优解。优化结果表明,相对于基于遗传算法的协同优化算法,分段动态松弛协同优化算法兼顾了优化的高效性和准确性,对于实际工程中更加复杂的多学科多目标结构优化具有一定的参考价值。     

首次海上发射获得成功

  目的  随着航天技术的快速发展,海上发射成为未来的发展趋势之一,而运行在大气中的飞行器时常会遭遇到雷击,严重时会造成机载设备损坏。  方法  针对该问题,建立飞行器表面无缝隙和有缝隙2个模型,使用CST软件中的传输线矩阵法研究雷击情况下2种飞行器模型的感应电场和磁场、表面电流和线缆感应电流的分布规律;研究飞行器内部线缆不同长度情况下线缆感应电流的变化。  结果  结果显示,对于同一个飞行器模型,轴向同一位置的表面电场和磁场与内部电场和磁场不仅在感应峰值上有差别,电场和磁场的变化趋势也有很大的不同;缝隙对飞行器表面电场和磁场变化的影响不大,但对飞行器内部的影响很明显;飞行器上的缝隙对线缆感应电流的影响巨大,相比于有缝隙模型,无缝隙模型中的单线感应电流峰值降低了1 000倍,同轴线电流峰值也降低了15倍。  结论  所得结果对于理清雷电对飞行器的电磁效应,进而开展下一步的雷电防护工作具有一定的借鉴意义。     

考虑驾驶风格的电动公交车能耗灰色关联投影-随机森林预测模型

为探索驾驶员驾驶行为与电动公交车能耗之间的关系,采用随机森林算法建立电动公交车能耗预测模型。为克服驾驶行为特征参数和样本数据的随机性对电动公交车能耗预测模型的负面影响,运用灰色关联投影法计算各驾驶行为特征参数的灰色关联度以及各样本数据的投影值,筛选出与能耗具有高关联性的驾驶行为特征参数作为模型的输入变量,以及相似度较高的样本数据作为训练集和测试集。同时,引入了与能耗具有显著相关性的驾驶风格变量以进一步提升模型的预测能力,运用K-means聚类方法将驾驶风格分类并得到驾驶风格标签。将驾驶风格标签和筛选后驾驶行为特征参数作为输入变量,单位里程能耗作为输出变量,基于筛选后的数据集建立了考虑驾驶风格的电动公交车能耗灰色关联投影-随机森林（GRP-RF）预测模型。基于广州市某线路电动公交车运营数据对模型进行检验,并运用该模型分析加速、制动和运行3种典型场景下相应驾驶行为特征参数对电动公交车能耗的影响。结果表明：该模型预测能耗的均方根误差（RMSE）和平均绝对百分比误差（MAPE）分别为0.001 8 kW·h/km和3.42%。相比于不考虑驾驶风格的GRP-RF模型和随机森林模型,该模型的RMSE分别降低了35.71%和48.57%,MAPE分别降低了38.82%和46.81%。研究结果表明：加速、制动和运行阶段的平均能耗分别为1.066,0.903 7,0.955 2 kW·h/km;为使各阶段能耗在相应均值以下,加速阶段应控制加速踏板开度在55%以内;制动阶段应控制制动踏板开度在25%以内;运行阶段应控制车速在40 km/h以内。     

电力电子在舰船电力系统中的典型应用

  目的  针对负荷功率扰动引起的船舶电力系统频率波动问题,  方法  提出引入电池储能单元平衡船舶功率的方法,采用变论域模糊控制对船舶电站进行二次调频控制。以频率偏差及其变化率作为控制器输入,采用增量法设计伸缩因子,在控制规则不变的情况下对论域进行扩大和缩小,以提高控制精度。  结果  仿真结果表明,引入电池单元可减少系统频率的波动次数,缩短频率恢复稳定时间。  结论  与传统的模糊控制相比,变论域模糊控制在外部扰动和参数摄动情况下均具有较好的控制性能,所提方法可保证其较好的鲁棒稳定性与鲁棒性能。     

基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真

  目的  雷电对空阔海域上的舰船危害极大,特别是随着电子、电气设备及封闭式集成桅杆的大量应用,舰船雷电间接效应日趋严重。为了有效开展舰载电子、电气设备的雷电间接效应试验,  方法  基于Marx发生器原理,设计并实现一种邻近雷击电场环境模拟装置。该装置利用可调单球隙实现冲击高压的峰值截断,通过高压极板与导电地平面建立邻近雷击电场模拟环境。  结果  试验结果表明,该装置截断时间小于2 μs,跌落时间小于0.09 μs,能够产生符合GJB 1389A-2005要求的脉冲电场环境。  结论  模拟装置可为依据GJB 8848-2016开展系统电子、电气设备的邻近雷击间接效应研究提供设备支持。