基于先进车辆模拟器的小功率氢电混合电动车混合度的仿真研究

为了同时满足小功率燃料电池氢电混合动力场地车的动力性和经济性要求．研究了燃料电池和蓄电池的功率匹配最优化问题．对氢氧质子交换膜燃料电池～铅酸蓄电池混合动力场地车动力系统的主要组成部件进行选型．采用先进车辆模拟器（advanced vehicle simulator,ADVISOR）。在FTP和ECE_EUDC工况下对若干组燃料电池一铅酸蓄电池的匹配方案进行仿真分析．以满足车辆动力性为基本前提．对比分析每种匹配方案的燃料经济性．得到燃料电池氢电混合动力场地车燃料电池和蓄电池的最佳功率匹配方案：燃料电池功率为23kW．蓄电池功率为13kW．     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

燃料电池混合动力系统优化控制策略

针对车用燃料电池蓄电池混合动力系统的特点设计了优化的能量管理策略。采用动态规划算法对目标驾驶循环进行全局优化,对最优能量分配策略进行分析,提取相应的控制规则,并设计了基于模糊控制的燃料电池混合动力系统实时控制策略。仿真及台架试验结果表明该控制策略能够控制燃料电池工作在高效区,提高整车的燃料经济性。     

燃料电池混合动力系统优化控制策略

针对车用燃料电池蓄电池混合动力系统的特点设计了优化的能量管理策略。采用动态规划算法对目标驾驶循环进行全局优化,对最优能量分配策略进行分析,提取相应的控制规则,并设计了基于模糊控制的燃料电池混合动力系统实时控制策略。仿真及台架试验结果表明该控制策略能够控制燃料电池工作在高效区,提高整车的燃料经济性。     

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．     

机器人燃料电池混合动力系统优化控制

建立了包括燃料电池、直流变换器、锂电池和负载等部件的燃料电池混合动力系统的数学模型.对燃料电池混合动力系统的能量管理策略进行设计与研究.对所提出的控制系统进行仿真后结果表明:燃料电池的优化控制策略可提高其耐久性,实现了系统功率的合理分配;蓄电池的荷电状态维持在预定区域;将可拓控制理论应用于变换器的控制中可以改善燃料电池混合驱动系统的动态响应特性,即改善直流电/直流电变换器对输出电流跟踪的鲁棒性及动态响应特性,使燃料电池混合能量系统更有效、安全地运行.     

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。     

燃料电池汽车动力系统选型设计

燃料电池汽车因其低油耗、低排放、商品化相对容易,是将来二十年内新能源汽车开发的主要形式之一。燃料电池汽车的动力系统普遍采用蓄电池组与燃料电池系统并联驱动的电-电混合动力,合理地选择动力系统的各个部件对燃料电池汽车起着至关重要的作用。文中对燃料电池动力系统的三个主要部件电机、动力蓄电池以及燃料电池发动机的选型和参数选择进行了分析,提出了燃料电池汽车动力系统的选型原则,为燃料电池汽车动力系统的优化设计提供理论参考。     

基于非线性规划与XGBoost的燃料电池汽车多目标能量管理策略

为了解决燃料电池汽车功率分配中的实时性与准确性问题,提出使用离线非线性规划+在线XGBoost算法对燃料电池汽车功率进行预测.首先搭建燃料电池混合动力汽车的动力系统模型,并且通过聚类分析获取车辆行驶的典型混合工况;其次使用非线性规划算法离线计算在该工况下燃料电池与锂电池的最优分配比例;最后XGBoost算法以非线性规划计算结果为训练数据进行模型训练验证.结果表明：所提出的算法强化了目前离线计算中对于燃料电池混合动力系统动态性能多目标优化的考虑,增强了在线机器学习训练数据的准确性,同时所提出的XGBoost算法可以加快计算速度以及避免数据的过拟合,实现对燃料电池混合动力汽车功率的精确估计.     

一种基于可变等效因子的燃料电池汽车等效燃料消耗最小策略

为了改进燃料电池汽车的燃料经济性与环境适应性，基于等效燃料消耗最小策略，开展了燃料电池汽车能量管理与优化算法的研究。首先，基于车辆动力学模型求解得出的输出功率或制动回收功率，计算系统的等效燃料消耗，并将其作为优化目标，以期实现经济性最优的功率分配；其次，为了适应不同的环境工况，基于等效因子的实际物理意义，提出了随蓄电池荷电状态变化的可变等效因子，使燃料电池汽车能在更好地维持荷电状态的同时，可更充分地利用蓄电池空余能量。WLTC（worldwide harmonized light vehicles test cycle）和CATC（China automobile test cycle）等标准行驶工况下的仿真结果表明，所提出的基于可变等效因子的等效燃料消耗最小策略，可以满足燃料电池汽车降低氢耗、保持蓄电池荷电状态的功能，实现了能量管理与优化，具有较好的工况适应能力。     

燃料电池混合动力汽车控制策略研究

提出一种燃料电池功率主导轻型混合动力汽车的整车控制策略. 构建了燃料电池混合动力系统构型,建立了高压燃料电池发电系统控制约束模型,制定了7种工作模式和以燃料电池输出功率为主导、电池组SOC维持型的控制逻辑. 整车试验结果表明,燃料电池输出功率能很好地跟踪驾驶员踏板的功率需求,整车燃氢经济性为2.464 kg/100 km.     

燃料电池/蓄电池混合动力电动拖拉机能量管理策略

针对纯电动拖拉机续驶里程不足等问题,分析了燃料电池和蓄电池的输出特性,设计了燃料电池/蓄电池混合动力电动拖拉机动力系统的结构和功率流。考虑到保持燃料电池系统的最优性能和保证蓄电池组的合理充放电等原则,制定了一种基于模糊控制的能量管理策略。仿真结果表明:在田间作业工况下,与开关控制策略相比,本文设计的能量管理策略的等效氢气消耗量降低12. 84%,等效氢气消耗量方差降低20. 24%。在运输作业工况下,与开关控制策略相比,本文设计的能量管理策略的等效氢气消耗量降低11. 11%。     

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。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型。通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

增程式城市客车能量的分段跟踪优化方法

为在保证动力性的条件下提高增程式城市客车的燃油经济性,提出了一种基于电池荷电状态(SOC)消耗管理和功率分配的能量分段跟踪优化方法。该方法通过在每个控制周期内构建一个短期的需求功率预测序列,并设计参考曲线以实现SOC消耗管理的方式,建立了以费用最小为目标的动力系统功率分配的阶段性优化模型。引入模型预测控制方法,滚动优化并调整功率分配策略。基于该方法,一辆12m增程式城市客车在中国城市公交工况下的100km油耗为21.8L,电耗为25.4kWh,优于CDCS策略的结果(100km油耗24.1L,电耗25.4kWh)。该方法能通过防止SOC在行程中被过早耗尽并使其在行程结束时降到最低,保证增程式城市客车的动力性并提高燃油经济性。     

遗传算法优化的PHEV模糊能量管理策略研究

选取某款插电式并联式混合动力汽车(PHEV)进行转毂实验,通过转毂实验分析整车的动力性、经济性及整车控制策略,利用GT-suite软件搭建整车一维动力性模型并制定能量管理控制策略,对比分析仿真结果和实验结果:发动机功率实验数据和仿真数据变化趋势一致,电池SOC变化趋势一致,并且最大误差小于20％,验证了仿真模型的准确性.在一维模型基础上利用GT-suite软件和Simulink软件联合仿真,利用基于模糊规则能量管理策略优化混合动力模式下发动机和电机功率分配,然后以整车经济性最佳为优化目标,利用遗传算法优化模糊控制器.结果表明:相对于特定规则的能量管理策略,基于模糊规则策略下整车经济性提高了8.98％,基于遗传算法优化的模糊控制策略整车经济性提高了15.69％.     

柴油串联式混合动力控制系统试验研究

以能量管理和辅助动力单元(APU)控制为核心的动力控制系统,决定了柴油串联式混合动力客车的燃油经济性和排放性能。通过建立的一套串联式混合动力系统测试平台,以中国客车城区道路循环工况为基准,测试动力系统油耗、发动机排放和蓄电池SOC,以评价能量管理和APU控制性能。结果表明:APU采用前馈+反馈控制,能够完成定转速控制和变转速控制;同时基于模糊规则的能量管理策略在APU变转速控制,SOC为40%时,使得该混合动力系统的经济性比原型车(38 L/100 km)提高20%;采用定转速的APU控制与采用变转速的APU控制相比,油耗增加5.7%,烟度值降低42%,NOx增加4%。     

基于状态反馈的燃料电池轿车动力控制算法

建立了包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组在内的燃料电池轿车动力系统的动态数学模型.在该模型基础上,设计了基于状态反馈的闭环功率平衡算法.针对状态变量蓄电池开路电压在运行过程中无法测量的问题,构造了相应的渐进状态观测器.以蓄电池开路电压观测值反馈实现了蓄电池最佳荷电状态的控制,使算法克服了对蓄电池SOC（state of charge,荷电状态）估计值的依赖,实现了解析冗余,较好地解决了SOC估计过程中存在的初始值不易确定和累计误差的问题.离线仿真和实车转鼓实验的结果证明,所建立的动力控制算法达到既定的控制目标,并且能够充分考虑动力系统主要部件的动力性和经济性,具有一定的实用价值.