基于功率比的混合动力汽车模糊自适应等效燃油消耗最小策略研究

针对基于优选固定等效因子的等效燃油消耗最小策略(ECMS)工况适应性差的问题,提出一种基于功率比的自适应ECMS(PR-AECMS)。以功率分流式混合动力汽车为对象,建立采用电池荷电状态(SOC)修正ECMS等效因子的显示自适应求解模型,针对仅基于SOC反馈修正等效因子的不足,引入相邻时段平均功率作为ECMS等效因子前馈调节变量,通过研究相邻时段平均功率、前一时段电池充放电行为,以及不同电池SOC实时值和参考值等因素对等效因子修正机制的影响,提出基于多模糊控制器切换的ECMS等效因子自适应求解方法,根据电池SOC和前一时段车辆平均功率制定各模糊控制器的切换逻辑,以当前时段与前一时段的平均功率比、前一时段电池SOC变化量为各模糊控制器输入,基于标准循环工况的全局优化结果确定模糊控制参数。基于不同标准循环工况的仿真结果表明,相较于无功率比修正的AECMS,本文提出的PR-AECMS使整车在大范围工况下具有更优越的等效燃油经济性和电池充放电平衡特性,有效提高了ECMS策略的工况适应性。     

基于FA的等效燃油消耗最小控制策略优化

为了提高混合动力汽车的燃油经济性,研究了基于萤火虫算法(firefly algorithm, FA)优化的等效燃油消耗最小控制策略(equivalent fuel consumption minimization strategy, EFCMS).以并联式混合动力汽车为研究对象,运用萤火虫算法对等效燃油消耗最小控制策略的等效因子以及电池荷电状态(state of charge,SOC)进行优化,实现了并联式混合动力汽车的能量优化控制.在Matlab/Simulink中搭建整车模型进行仿真,结果表明:UDDS(urban dynamometer driving schedule)、NEDC(new European driving cycle)、HWFET(highway fuel economy test)这3种工况下,与优化前相比,节油率分别达到了28.5%、25.5%、16.9%;基于FA的等效燃油消耗最小控制策略相比于传统的等效燃油消耗最小控制策略,可以有效提高燃油经济性,电池SOC可以更好地维持在目标值附近.     

基于强化学习和路况信息的燃料电池汽车能量管理策略

为提升整车经济性和耐久性,提出了一种基于强化学习和路况信息的燃料电池汽车能量管理策略。首先,根据关键部件参数搭建了动力系统模型,并根据城市道路工况特征在VISSIM软件中搭建交通模型并提取了车辆行驶数据及路况数据。其次,将路况数据作为输入,利用长短期记忆神经网络对车速进行预测。最后,基于强化学习算法,将预测车速、加速度以及动力电池荷电状态作为输入,燃料电池系统功率作为输出进行能量管理策略的设计。仿真结果表明,所提策略的百公里氢耗量与动态规划策略相比仅相差1.27%,且燃料电池系统的平均功率波动降低了5.01%,因此可有效提升整车的经济性和耐久性。     

燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类：基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点：1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是...     

插电式混合动力汽车等效因子的实时优化

为了兼顾平衡SOC与降低燃油消耗的需要,进一步提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,对等效因子的实时优化方法进行了研究.以NEDC工况为例,将行驶工况分解为不同的基本工况块,分别对各个基本工况块的等效因子与燃油消耗量、SOC变化量的关系曲线进行线性拟合,并将等效因子实时优化问题转化为简单的线性规划问题,构建了基于线性规划的等效因子实时优化模型,在此基础上提出了基于线性规划的自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS).硬件在环测试证明,基于线性规划的等效因子实时优化模型的实时性满足实车控制器在线控制的需求,具备实车应用的可行性.测试和仿真结果显示,在不同工况下基于线性规划模型的A-ECMS均可维持SOC平衡,取得接近于全局优化能量管理策略的燃油经济性,说明该实时优化模型具备实际应用价值和应用潜力.     

考虑燃料消耗的飞机副油箱燃油晃动等效建模

随着燃料消耗,飞机副油箱内燃油的晃动特性将改变,并影响飞机飞行品质和安全。为准确高效地分析副油箱内燃油晃动行为,通过势流理论和有限元法建立了不同充液高度下燃油晃动的单摆等效力学模型。基于充液高度对单摆等效力学模型的各参数进行插值处理,提出了考虑燃料消耗的燃油晃动等效力学模型建立方法。以俯仰激励和滚转激励为例,对固定充液比和变充液比情形下的单摆等效力学模型进行了验证。结果表明,本文建立的等效力学模型对燃油动力学响应的预测结果与计算流体动力学软件的仿真结果吻合良好。可见,该等效建模方法在飞机副油箱内燃油晃动动力学描述上准确有效。     

基于等效燃油消耗最小算法的并联式混合动力卡车控制策略

为提高混合动力卡车燃油经济性,解决等效燃油消耗最小策略实时性差的问题,针对某款混合动力卡车,在基于逻辑门限值控制策略基础上,结合等效燃油消耗最小策略(equivalent consumption minization strategies,ECMS),制定等效因子,引入电池电荷状态(state of charge,SOC)平衡策略,建立了基于ECMS算法的门限值控制策略,既保证了算法的实时性,又提升了控制效果。仿真结果表明,相比于门限值的能量管理策略时的百公里油耗,燃油经济性提升5. 96%,所设计的控制策略能够在实现较好的燃油经济性的同时,维持电池SOC的平衡。     

一种燃料电池汽车噪声源识别方法

依据小波包变换,结合欧氏空间理论,探索在非稳态工况下识别噪声源的方法.以燃料电池汽车风机从1 000 r·min-1到3 800 r·min-1加速工况为例,通过识别车内外主要噪声源,以及驾驶员座椅处的主要振源,论证该方法在识别非稳态工况下主要噪声源是有效的,从而可对汽车非稳态工况(如加速工况、减速工况等)发出的非平稳噪声信号进行分析并识别出主要源头.     

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.     

基于粒子群优化的混合动力汽车多目标能量管理策略

为了同时实现降低整车能耗和控制电池电量的能量管理目标,针对某功率分流式混合动力汽车,提出了基于粒子群优化(PSO)的多目标能量管理策略。该策略采用双层结构,内层采用考虑模式切换的等效燃油消耗最少策略(ECMS)对工作模式和工作点进行优化,实现降低整车能耗的目标;外层采用PSO对等效因子进行迭代优化,实现电池电量的控制目标。通过基于实车控制策略的整车仿真模型对优化效果进行了验证,结果表明,PSO与ECMS相结合的能量管理策略可实现降低整车能耗与控制电池电量的双重目标。     

燃料电池客车动力系统建模与能量管理策略研究

基于ADVISOR进行二次开发,建立了燃料电池客车整车前向仿真模型.基于模糊控制方法制定了能量管理策略;为提升燃料电池耐久性,对模糊控制进行改进,提出改进后的模糊控制能量管理策略.中国典型城市工况下的仿真结果表明,改进后的模糊控制能量管理策略在车辆经济性和燃料电池耐久性方面均优于功率跟随式能量管理策略.     

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.     

燃料电池轿车模型预测实时优化控制

针对面向示范的燃料电池轿车,以提高能量经济性为目标,采用模型预测控制(MPC)对能量管理策略进行实时动态优化.仿真结果表明:所设计的MPC策略能够有效改善燃料电池轿车的能量经济性,并能满足实时控制的需要.     

混合动力车辆多目标控制能量管理策略研究

为满足混合动力车辆动力性要求,并提高车辆的能量利用效率,根据动力单元与负载的能量关系及电池组充放电特性与SOC的关系,提出了一种基于电池组恒SOC和发动机燃油消耗优化控制的综合能量管理策略.对该策略进行实验验证的结果表明:电池组能保持在最佳工作状态,且车辆的燃油经济性提高了约8%.     

车用多堆燃料电池系统能量管理与控制策略

针对单堆燃料电池系统的输出功率、效率和寿命问题,对车用多堆燃料电池(multi-stack fuel cell,MFC)系统的能量管理策略(energy management strategy,EMS)与控制策略进行研究。提出了多级能量管理策略,其中第一级EMS基于工况对MFC系统与动力电池系统间的能量进行自适应分配,第二级EMS引入兼顾效率和寿命的目标优化函数,优化分配每个电堆的功率输出。研究结果表明,在满足同一电功率负载工况需求条件下,与单堆燃料电池系统相比较,MFC系统的燃料经济性可提高约4%,系统寿命性能也有所改善。     

混合动力车辆多目标控制能量管理策略研究

为满足混合动力车辆动力性要求,并提高车辆的能量利用效率,根据动力单元与负载的能量关系及电池组充放电特性与SOC的关系,提出了一种基于电池组恒SOC和发动机燃油消耗优化控制的综合能量管理策略.对该策略进行实验验证的结果表明:电池组能保持在最佳工作状态,且车辆的燃油经济性提高了约8%.     

基于瞬态修正的车辆燃油消耗模型建模

针对稳态油耗特性的稳态模型使得车辆工作在瞬态条件时的油耗估计与实际燃油消耗偏差较大的问题.在稳态油耗模型的基础上引入瞬态修正模块,建立了一种新的瞬态油耗模型BIT-TFCM.利用真实油耗数据对BIT-TFCM做了验证.结果表明,引入瞬态修正模块后,BIT-TFCM的平均预测误差比没有瞬态修正的稳态模型低了约11.44%~19.28%.此外,与经典的VT-Micro模型相比,BIT-TFCM预测更接近实测值.