车载甲醇重整制氢燃料电池系统建模与供氢管理

针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略。C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47%。此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,C-WTVC工况下综合等效醇耗降低3.82%。     

燃料电池汽车整车热管理系统设计与仿真分析

以某款燃料电池汽车为研究对象,综合考虑车辆的整车布置环境和热管理要求,设计了一套完整的氢燃料电池汽车热管理系统;对关键零部件进行选型与性能匹配设计,运用AMESim软件搭建热管理系统一维仿真模型并进行可信度验证。通过冷却液输入流量、零部件进出水温度及温差等指标对不同工况下的氢燃料电池汽车热管理系统进行仿真分析,结果表明:除电堆和中冷器出水温度在峰值工况下达到极限值不宜长时间工作外,该系统其余工况均运行良好,满足设计要求,可为今后研发燃料电池汽车整车热管理系统提供一定设计思路。     

燃料电池车加氢及续驶里程测试典型问题研究

燃料电池汽车加氢目前受到标准法规限制,且会对整车续驶里程产生较为重要的影响,对其研究极为必要.同时,由于目前国内所采用的燃料电池汽车构型基本为氢-电混合动力系统,工况变化多样,且续驶里程测试的截止判断方法不一,将会影响其结果的准确性.针对上述问题,借助国家级第三方检测机构平台优势,利用某燃料电池MP V车型进行实车加氢和续驶里程试验,聚焦车辆加氢、补氢、续驶里程测试条件及结果的典型问题,展开相关研究.     

基于锂离子超级电容器的燃料电池混合动力系统能量管理研究

针对目前较为成熟的氢燃料电池汽车动力系统构型和能量管理中存在的不足,提出一种基于锂离子超级电容器和氢燃料电池的模糊控制策略的燃料电池汽车能量管理方法。改进的能量管理方法在传统蓄电池作为辅助电源基础上,运用了锂离子超级电容器,其拥有更大的功率密度和出色的能量密度,可以更好地满足汽车动力性需求。同时将传统功率跟随控制策略进行修改,采用模糊控制策略对新动力系统进行控制,在满足整车动力性的同时有效地提高了燃料经济性,且SOC和燃料电池负载变化情况都有明显改善。     

均衡条件下加氢站的选址定容优化

目前氢燃料电池汽车逐渐被推广开,而燃料电池汽车充氢的加氢站十分匮乏.为了解决加氢站的选址定容问题,采用了多主体均衡优化方法,对市场均衡约束下的多位投资者投资加氢站的选址定容问题进行了研究.在研究的过程中,重点突出了为满足加氢服务长期均衡发展,投资者均是在充分分析了其他投资者可能的投资行为和氢燃料电池汽车驾驶员偏好的基础上做出的投资决策.     

车用燃料电池技术分析

近年来,随着科研技术人员对新能源汽车的不断研发,车用燃料电池技术也同时不断地更新换代,其目的就是提高车用燃料电池的质量,减少传统汽车燃料消耗所带来的环境污染。该文首先对广泛使用的几种车用电池在技术、优缺点方面进行了分析、比较。其次科学地分析了氢燃料电池的直排流通模式、死端模式,以及基于清洁能源的典型车用燃料系统——氢燃料电池氢气供应系统的工作原理和各项性能。通过对比,证明氢燃料电池氢气供应系统的安全性、可靠性及其在目前车用燃料电池方向上具有独特优势。最后该文对未来燃料电池的发展进行了展望。     

基于传动效率最优的功率分流式混合动力汽车控制

针对一种采用双行星排结构的功率分流式混合动力汽车,采用杠杆法对动力耦合机构进行动力学行为分析,得到电动机转速、转矩和功率与发动机的比值关系.在此基础上,求取整车传动系统的传动效率和电功率比,同时对功率分流和功率循环现象进行分析,进一步制定了机械点(MP)控制策略,通过优选合适的切换阈值K,避免功率循环,并保证了整车传动高效率.基于AVL/Cruise平台搭建了整车动力学仿真模型,同时在MATLAB/Simulink中搭建整车能量管理策略,并进行联合仿真分析.结果表明:相比于最优工作曲线(OOL)控制策略,基于传动效率最优的机械点控制策略可以保证整车传动系统的高效率,电池荷电状态(state of charge,SOC)处于较好的范围,其等效100 km油耗下降了8. 5%,有效提高了燃油经济性.     

基于神经网络的增程式电动汽车能量管理策略研究

针对以燃料电池堆为增程器的增程式电动汽车不同于一般燃料电池汽车的特点,提出了一种新的综合考虑燃料电池效率和蓄电池充放电效率的能量管理策略.基于神经网络将策略实现,并在由ADVISOR建立的整车模型上进行仿真验证,取得了更长的续驶里程.     

无级变速汽车传动系综合控制策略

无级变速汽车传动系控制策略是开发无级变速传动系的理论基础.为提高无级变速汽车的综合性能,建立了无级变速传动系整车模型,研究了无级变速传动系统的特性,提出3种典型的换档策略,并对综合模式控制策略进行了仿真研究.结果表明,综合控制模式可实现车速与发动机的分别控制,在保证汽车动力性的同时,达到燃料经济性的最佳值.     

蜡油加氢装置的全流程模拟与变工况氢耗计算

加氢反应过程及其氢耗是炼厂氢气资源高效、合理利用的关键。为了获得变工况条件下加氢处理过程中氢耗与全流程参数变化的耦合关联,将硫化物、氮化物和芳烃各分为4个集总,采用ASPEN Plus对蜡油加氢工艺全流程进行模拟,采用某炼化企业的蜡油加氢处理装置操作参数与原料产品性质对模拟结果进行验证。在全流程模拟的基础上,对蜡油加氢处理装置在原料硫含量和加工负荷变工况条件下氢耗进行了计算和分析。研究表明:利用反应动力学的全流程模拟所得氢耗随加工负荷的变化趋势与经验关联式所得结果一致,氢耗随原料硫含量的变化较经验关联式更接近实际生产。基于流程模拟的基础数据可以为工艺流程中加氢反应氢耗计算提供更深入的理解。     

中国车用氢能潜力分析

 分析了中国氢气应用和生产的现状,利用实际工业生产数据,根据工业氢气制取、转化的应用原理,得出了中国氢气消费总量与相关化工产品产量的数量关系,确定了目前中国工业氢气的生产能力和副产氢资源。采用情景分析方法,预测了2050年前燃料电池汽车发展对应的氢能需求及面临的供应选择。分析结果表明,根据目前中国的规模化工企业的生产现状,每吨合成氨耗氢量178.18~182.44kg,每吨甲醇耗氢量126.45~142.26kg,根据2007年中国合成氨和甲醇的产量,对应氢气消费量分别达920万吨和130万吨。根据中国炼油加氢工艺耗氢量和近年加氢裂化和加氢处理加工量,耗氢量达180万吨。合计中国工业氢气消费量超过1200万吨,年均增长速度9%。此外,中国是世界重要的烧碱、钢铁和焦炭生产大国,根据每生产1吨烧碱副产270m3氢气,氯碱工业每年副产氢气约41.57万吨,同时1m3的焦炉煤气可制取约0.44m3的氢气,中国焦炉煤气蕴含563.86万吨的副产氢资源。合计超过600万吨的副产氢资源可供应686万辆燃料电池大客车或2703万辆乘用车的运行,是未来重要的车用氢能来源。通过设定缓慢、中等、快速发展情景假设,中国副产氢资源可满足燃料电池汽车在缓慢情景下到2050年对氢能的需求,在中等和快速发展情景下分别支持到2046年和2040年对氢能的需求。     

基于车速预测的燃料电池客车能量管理策略

燃料电池客车的能量管理策略对提高能量经济性具有十分重要的作用。本文基于某示范运行的燃料电池客车运行数据,使用径向基神经网络算法对未来行驶车速进行预测,并应用凸优化算法和模型预测控制思想构建整车实时能量管理策略,同时比较了动力电池充放电两种状态下的等效氢耗量,与实车运行数据相比,有效地提高了整车的能量经济性。     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

基于遗传算法优化支持向量机工况识别的燃料电池混合动力汽车能量管理策略

为了提高氢燃料电池混合动力汽车的燃料经济性,延长蓄电池寿命,选取中国重型商用车行驶工况-货车工况中3种典型工况代表"市区""市郊"和"高速公路",分别制定相应的最优能量管理策略;运用遗传算法优化支持向量机(gentic algorithm-support vector machine,GA-SVM)算法识别车辆运行工况,动态选择相应的能量管理策略,使其对选定的几种代表性工况具有自适应性,从而降低氢耗量,延长蓄电池寿命。仿真结果表明,与无工况识别的能量管理策略和采用传统算法优化的支持向量机(support vector machine, SVM)工况识别能量管理策略相比,使用GA-SVM工况识别的能量管理策略的等效氢耗量分别降低了7.78%和1.31%,蓄电池电池荷电状态(battery state of charge, SOC)变化量减小,变化相对平稳,有利于延长电池寿命。     

燃料电池公交车电源配置生命周期评价优化

在设计燃料电池公交车电源配置方案时,普遍只考虑行驶过程中的动力性和燃料经济性,忽略了车辆其余各阶段对设计方案的影响,针对这一情况,基于生命周期评价理论,分析了燃料电池公交车全生命周期内各阶段的能耗与排放,建立了其生命周期评价模型.在中国典型城市公交循环工况下,通过生命周期评价模型分析得出,在一定的条件下燃料电池公交车的电源配置存在最优解,并利用遗传算法得到最优电源配置方案.对于所分析的样车,在最优电源配置下其生命周期能耗与排放比纯电动公交车分别降低了24.86%和25.76%,比使用大功率燃料电池系统的燃料电池公交车分别降低了12.11%和6.51%.     

基于系统效率的PHEV动力与控制参数优化

针对搭载无级变速器的单电机插电式混合动力汽车,提出了一种新的动力参数与控制参数设计方法.建立插电式混合动力汽车各工作模式的系统效率模型,得到基于系统效率的工作模式切换规律,并对模式切换曲线乘以控制参数以实现模式切换规律的调整.充分考虑燃油经济性的影响因素,以动力源功率、电池数目以及主减速器速比作为动力系统设计参数.利用Matlab/Simulink建立整车经济性仿真模型,构建"城市-城郊-高速-城郊-城市"综合行驶工况,以降低等效燃油消耗为目标,采用遗传算法对插电式混合动力汽车动力系统参数与模式切换规律控制参数进行综合优化.结果表明:采用本文所提出的方法能够优化出一组合理的动力与控制系统参数,使整车等效燃油消耗更低,比优化前的百公里等效油耗降低了7.2%.     

燃料电池汽车能耗、排放与经济性评估

针对电解水制氢路径,深入讨论不同发电方式对燃料电池汽车全生命周期的影响;对不同发电方式下电解水制氢路径的燃料电池汽车采用GREET软件进行能耗、排放、环境影响和替代效益的建模及仿真计算;对不同发电制氢路径的燃料电池汽车综合成本进行计算和分析.结果表明,风能发电电解水制氢路径的能耗和排放最低,对环境最为友好,且经济效益相对较高,是目前实现绿色、高效使用燃料电池汽车的最可行路径.     

燃料电池电动汽车氢消耗量的计算

针对“清能3号”燃料电池电动汽车在一次国际性比赛上所给出的燃料经济性指标结果,比较了用van derW aa ls方程和氢气压缩系数计算氢气质量的两种方法。通过计算得出了合理的燃料经济性指标,指出赛会组织者应用van derW aa ls方程计算燃料经济性指标有误,同时建议使用压缩系数法。给出了由气体压强p、体积V和温度T计算气体质量m的解析解,列出了在压强、体积采用不同单位时,对应的普适气体常数R和改正项a、b的数值,为求解van derW aa ls方程提供了方便。     

燃料电池混合动力轿车控制策略与参数优化

以某国产经济型轿车为平台,对其动力总成进行了燃料电池混合动力驱动系统的虚拟改装．为提高其整车的经济性和动力性,使用ADVISOR软件对整车性能进行仿真分析,研究了燃料电池混合动力驱动系统开关控制模式和功率跟随控制模式的特性,确定功率跟随控制模式为适合该车型的控制策略．分析了4种典型驱动工况下不同混合动力度的整车经济性及动力性,其中50％的混合动力度是适用于该车型燃料电池混合动力驱动系统最优配置．在此最优配置下,以最小氢气燃料消耗为目标,优化主减速比、燃料电池的最大和最小工作功率以及蓄电池的充电功率,得到了燃料电池混合动力系统的最佳工作点．     

基于速度预测与自适应差分进化算法的混合动力汽车能量管理策略

为提高单行星排构型的混合动力汽车（hybrid electric vehicle, HEV）的燃油经济性,降低车辆燃油消耗量,提出了一种基于门控循环单元神经网络（gated recurrent unit neural network, GRU-NN）速度预测模型与自适应差分进化（adaptive differential evolution, A-DE）算法的能量管理策略,在模型预测控制（model predictive control, MPC）框架下预测未来车辆的行车速度,将整个工况内的全局优化求解问题转化为在预测时域内的局部优化求解,以发动机燃油消耗量最低与行车过程电池荷电状态（state of charge, SOC）平衡为目标,利用A-DE算法实现预测域内的最优控制序列求解。仿真结果表明,在实车采集的道路工况下,基于GRU-NN与A-DE算法的能量管理策略相较于ECMS燃油消耗量减少了4.55%,相较于动态规划燃油经济性达到了93.04%。