燃料电池混合动力车整车能量管理研究

针对燃料电池混合动力系统的特点对整车能量管理策略进行优化,将锂离子电池的荷电状态、整车需求功率作为输入变量,将燃料电池提供的功率、锂离子电池提供的功率和制动能量回收功率作为输出变量,提出了基于模糊控制的混合动力系统能量实时控制算法,并将新算法应用于硬件平台进行仿真与实现,同时设计出基于模糊算法的燃料电池混合动力系统整车控制器样机.算法仿真及装载该控制器的样车道路行驶试验结果表明:该控制器使整车效率达到50％以上,在提高整车燃料利用率的同时使燃料电池、锂离子电池工作在最佳状态.     

燃料电池／超级电容器混合发电系统能量管理策略

给出由燃料电池和超级电容器构成的混合发电系统的能量管理策略.在拓扑分析的基础上,制定了双向、单向DC/DC变换器的控制策略.在微分平滑理论的基础上,给出了基于超级电容器电流的直流母线电容能量动态轨迹规划方案,在实现负载快速跟踪的同时,缓解了超级电容器的暂态大电流状况.提出了燃料电池输出功率的模糊控制律,充分考虑燃料电池与超级电容器的工作状态,调节燃料电池出力,在保证负载正常供给的前提下,维持超级电容器储能为给定值.引入了超级电容器及燃料电池电流饱和方程,确保发电系统安全运行及其使用寿命.仿真分析验证了该能量管理策略的正确性,还展示了该发电系统对负载功率的调节作用.     

适用于燃料电池混合供电系统的能量管理策略

为优化燃料电池混合供电系统的动态响应以及能量的转换效率,实现燃料电池的最优经济性,提出一种在单位运行周期内通过储能系统荷电状态以及负载变化来确定目标功率值的能量管理策略。该策略基于规则模糊逻辑理论,根据负载需求功率和超级电容荷电状态的隶属函数以及IF-THEN规则对燃料电池的功率进行分配,使得系统对负载变化进行快速响应,实现其在燃料电池和超级电容之间的合理分配。实验结果表明,所提控制策略能够展示该供电系统对负载功率的调节作用,避免储能介质在整个工作期间出现过充电或过放电现象,达到延长燃料电池使用寿命的目的,验证了能量管理策略的正确性。     

基于ADVISOR的燃料电池混合动力机车建模与仿真

以实验室正在研制的燃料电池混合动力机车作为研究对象,基于ADVISOR平台搭建了燃料电池/锂电池混合动力机车仿真模型,主要包括燃料电池电堆模型、蓄电池模型、牵引电机模型和机车整车模型等,针对具体的行驶工况,在考虑再生能量回收的前提下提出了基于改进功率跟随控制的能量管理策略,仿真结果表明该控制策略能使燃料电池基本按平均功率输出,蓄电池SOC能维持在为稳定的范围以内,机车动力系统也能够很好地满足机车功率需求,机车动力性能良好。     

考虑燃料电池性能衰退的燃料电池汽车强化学习能量管理策略研究

针对燃料电池衰退性对汽车实际运行的重要影响,提出燃料电池瞬时衰退计算经验公式,并将燃料电池衰退性能纳入能量管理问题设计目标。利用基于强化学习的能量管理策略,解决燃料电池汽车经济性、衰退性和SOC维持的多目标能量管理问题。与功率跟随策略相对比,考虑衰退性能的策略具有更好的经济性和更优异的衰退性。     

风电/制氢/燃料电池/超级电容器混合系统控制策略

风能的波动性及间歇性致使传统风力机出力不可控,即出力曲线与负荷调度曲线不一致。本文构造了一种风电/制氢/燃料电池/超级电容器耦合于直流母线的结构。针对风电/制氢/燃料电池/超级电容器混合系统10种运行模式,提出了一种能量管理策略,确保在各个控制单元的作用下,能量协调流动于混合系统各子单元之间。此能量管理策略不仅使混合系统出力可控,而且提高了风能利用率,平抑了直流母线电压波动,平滑了上网功率。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了风电/制氢/燃料电池/超级电容器混合系统控制策略的有效性。     

燃料电池电动车驱动系统结构的研究

燃料电池电动车电驱动系统通过在燃料电池和逆变器之间增加能量缓冲环节,可以解决电机制动时回馈能量的吸收问题,但没有解决电动车运行中电机功率变化较大时,燃料电池输出功率波动大导致燃料电池工作效率降低的问题。本文从燃料电池本身特性出发,提出了一种新的燃料电池电动车电驱动系统结构,对传统能量缓冲环节结构进行了改进使得它能够吸收燃料电池输出的多余能量,避免了燃料电池的输出功率的剧烈变化,从而改善了燃料电池运行的效率,同时也改善了整个驱动系统的运行效率。仿真结果证实了这个结构的可行性。     

基于模糊的氢燃料电池时序采样能量控制方法

氢燃料电池汽车的能量管理系统对燃料电池寿命、耐久、经济性等性能起着重要作用。 在对经典模糊控制策略的改进 基础上,解决控制策略存在的燃料电池输出功率变载频繁的问题,以时序规则进行优化设计,根据燃料电池运行特性、工作效率 点以及道路工况具备的特点提出了一种基于时序周期采样的控制策略,通过对车辆搭载燃料电池和动力电池输出功率的控制, 完成能量管理策略优化。 针对一款实际运营的燃料电池公交车在等速工况和中国典型城市公交循环工况下,使用不同控制策 略时的氢耗、燃料电池输出功率状态、动力电池荷电状态变化等数据进行分析,发现设计的控制策略能有效降低燃料电池变载 次数,提高燃料电池使用寿命,在氢耗方面比功率跟随策略、开关控制策略有明显优势,在初始动力电池荷电状态为 60%条件 下,后两者策略氢耗分别增加了 3. 98%和 27. 88%。     

轻中型物流车用燃料电池系统的长寿命设计

剖析商业化运行的轻中型燃料电池物流车使用场景,得到燃料电池的使用要求:服役时间长、功率需求大和启停次数多,进而分析与使用特点对应的寿命衰减模式.以减小质子交换膜的应力张量为目标,进行湿度和怠速功率的优化设计,避免干湿循环对膜的机械和化学损伤;求解代价函数全局最优解,优化能量管理策略,抑制电位循环造成的Pt凝聚和降解;以消除空-空界面为目标,优化开关机闭环策略,缓解开关机造成的碳腐蚀.实际燃料电池系统道路运行2×105 km,性能衰减3.1％.     

复合式燃料电池供电系统

提出了一种新型的复合式燃料电池供电系统.它是由燃料电池、蓄电池、单向变换器、双向变换器和逆变器构成.根据燃料电池的特性,提出了复合式全桥三电平LLC谐振变换器和三电平Buck/Boost双向变换器分别作为系统的单向和双向变换器运用于系统中.该结构可以优化能量管理,在冷启动过程由蓄电池向负载供电,而燃料电池不供电,系统易于冷启动;在负载突变时,可由蓄电池提供或吸收动态能量,使得系统具有很好的动态特性;在过载时,燃料电池仅提供额定功率,而过载部分能量由蓄电池提供,燃料电池的功率等级只需按照系统额定功率进行配置,从而降低整个系统的成本.最后在实验室中完成了一个1kW复合式燃料电池供电系统,并对系统进行实验研究,以验证理论分析的正确性.