NiCo_(2)O_(4)//GO非对称超级电容器电动汽车动力系统应用仿真

将制备的NiCo_(2)O_(4)电极进行电化学性能测试,结果表明,NiCo_(2)O_(4)电极活性材料通过准可逆的氧化还原反应进行储能,表现出良好的电化学性能.进而使用Simulink仿真模拟了非对称超级电容器单体的放电过程,并使用AVL CRUISE仿真计算了超级电容器-锂离子电池复合储能系统的电动汽车行驶过程.结果表明,汽车在WLTC循环工况下的最大电池功率为38.0 kW,行驶时间为4.9 h,续航里程为224.4 km,相比单独的锂离子电池储能系统最大电池功率减小了31.3%,续航里程提高了11.4%.超级电容器对复合储能系统的电动汽车起到了平衡电池功率和提高续航里程的作用.

考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略

随着电动汽车(electric vehicle,EV)的大规模推广,其无序充电严重威胁电网的安全稳定运行,积极引导EV用户参与充电优化策略,对于提高电网的安全稳定性具有重要意义。为此,基于充电优化管理调度思路,提出一种考虑奖励机制的EV充电优化引导策略,在分时电价的基础上,计入用户在降低电网负荷波动中的奖励机制,考虑充电位置固定、不确定用户的出行需求,确定EV的充电时间及充电位置,达到用户满意度最高的目的;利用EV动态响应的实时优化算法,对所提的优化调度模型进行求解。仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性,该优化调度策略不仅能有效改善负荷低谷时段集中充电形成新的负荷高峰的问题,而且可明显降低用户的充电成本及电网负荷波动。

基于特性的牵引车-半挂车刚柔组合车架动力学模型研究

商用车较大的车架柔性会影响到整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,尤其是在共振时车架柔性会放大对车辆运动品质的影响。为实时模拟牵引车-半挂车的车架运动,采用基于总成特性的建模技术路线,根据运动响应频域将车架运动解耦为低频刚体运动和高频柔体运动,并将车架模型模块化划分为基于多体动力学的刚体车架模块、基于模态综合法的柔体车架模块,然后将两模块求解结果叠加形成刚柔组合车架模型。最后,将车架模型嵌入牵引车89DOF-半挂车73DOF整车模型中,针对某款商用车进行仿真,通过对比实车场地试验结果,验证了模型的有效性。

履带车辆主动悬挂多点布置优化

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优(linear quadratic regulator,简称LQR)控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。

基于1dCNN-LSTM量化单体异常性的动力电池故障诊断方法

准确的动力电池单体性能评估对保障动力电池安全具有重要意义。目前基于数据驱动的电池故障诊断算法,大多对各单体电池进行相互比较,根据各单体电压等特征参数之间的差异,使用分类算法将离群单体认定为故障单体。然而当动力电池包内有多个异常表现相似的电池单体,或所有单体性能整体恶化时,难以区分甚至没有显著离群的个别单体,相互比较策略的应用范围受到限制。本文提出了一种基于1dCNN-LSTM量化单体异常性的动力电池故障诊断方法,结合车辆运动状态、驱动系统状态及动力电池电信号3类特征,建立1dCNN-LSTM融合模型估计理想状态下的单体实时电压参考值,根据各单体电压实测值与参考值之间的差异,量化各单体异常性。结合实际案例表明,对于因单体故障导致热失控的案例,本方法可以提前7日识别故障单体相比其他单体的明显异常,且可以在距离事故发生1年前甚至更早的放电片段中发现潜在风险;针对无明显单体不一致的整体恶化案例,可以实现事故发生前7日内的整体性能恶化过程跟踪。

改进高斯过程的客车侧风工况下气动造型优化研究

高速客车的行驶安全性受侧风影响较大,为改善高速客车的气动特性和行驶稳定性,提出了一种改进的高斯过程回归模型对客车进行气动造型优化。该模型中,使用一种自动核构造算法,根据数据特征自动构造核函数,采用基于万有引力加速机理的自适应遗传算法对超参数进行优化,克服了传统近似模型精度低的问题。结果表明:改进高斯过程回归模型的预测值均位于95%置信区间,精度较高,实际应用中能够减少仿真和实验的次数,具有较好的工程实用价值。基于协同优化的思想对客车气动造型进行优化,客车的气动升力系数降低了22.56%,侧向力系数降低了18.53%,气动阻力系数降低了4.51%。

考虑交通流量俘获的电动汽车充电负荷预测和充电站规划

针对电动汽车(EV)的充电需求,考虑路径的交通流量,以最大交通流量俘获、最小配电系统网络损耗和最小节点电压偏移为目标,构建了一个多目标决策模型对EV充电站进行规划。运用网络扩展技术确定交通流量俘获路径;运用蒙特卡罗模拟算法,确定规划区内EV的最大充电负荷,从而推算得到充电站的容量;运用超效率数据包络分析评价方法,确定经过归一化处理后各目标函数的权重系数,从而将多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用改进的二进制粒子群优化算法进行求解。以一个包含25个节点的交通网络耦合33节点配电系统为算例进行仿真,验证所建模型和所提方法的有效性,并进一步分析EV最大行驶里程、充电站负荷接入不同节点以及不同时刻对各目标函数的影响。

电动汽车电池组冷媒直冷系统工作特性的试验

针对一种利用电动汽车空调制冷剂直接冷却电池组的锂离子电池热管理系统,设计了基于口琴管式冷板的电池模组.进行了直冷和液冷的比较,研究了环境温度、压缩机转速、阀门开度及放电倍率对制冷剂流量和蒸发温度的影响,以及对电池组散热特性的影响.结果表明:采用直冷方式在控制电池组平均温度上比液冷具有更好的冷却效果;压缩机转速增加对电池组有明显的控温效果,在3500 r/min的转速下即使是2.0 C的高倍率放电也能控制温度在40.00℃以下;阀门开度增大有利于电池组平均温度的下降,但不利于电池组温差的降低;在电池组温差较大的情况下,单体电池温差能占到电池组温差的88%.

基于功率转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略

针对电动汽车内燃发电增程器发电功率动态控制存在的控制精度不高、响应滞后和反向超调等问题,提出并设计了一种结合功率/转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略。该策略基于高效运行曲线进行发电功率的转矩/转速解耦,同时考虑了基于实际发电功率反馈的内燃机目标发电转矩修正、发电转矩转速动态协调修正。变工况发电试验结果表明,增程器发电过程中的发电功率最大正向超调为1.37 kW,最大反向超调为1.89 kW,稳态误差均小于0.01 kW,功率上升响应时间约为2.5 s,功率下降响应时间约为2.8 s,且工作点均在高效运行曲线附近。该增程器发电功率动态控制策略能够减少瞬态发电功率的响应滞后和反向超调的问题,在工程实践中具备可行性。

CEEMD-FastICA-CWT联合瞬态响应阶次的电驱总成噪声源识别

以某增程式电驱动总成为研究对象,提出基于联合算法的噪声分离识别模型。首先,采用互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)联合快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)方法提取纯电模式稳态工况下单一通道噪声信号特征,利用复Morlet小波变换及FFT对各分量信号时频特性进行识别。其次,采用阶次分析法和声能叠加法对稳态分量信号对应的各瞬态响应阶次能量进行对比分析,并结合皮尔逊积矩相关系数(Pearson product moment correlation coefficient,PPMCC)相似性识别确定不同噪声激励源贡献度。结果表明:减速齿副啮合噪声对该增程式电驱总成纯电模式运行噪声整体贡献度最大。

基于充电行为电量规划的自适应能量管理策略

为提高插电式混合动力汽车(PHEV)的燃油经济性,以并联式PHEV为研究对象,考虑驾驶员充电行为,提出基于充电行为电量规划和等效燃油消耗最小策略(ECMS)的自适应能量管理策略。构建了包含不同类型工况的组合工况。根据驾驶员的充电行为特征(充电频率、充电上限、放电下限)进行充电行为分析,并进行4类工况电量消耗与燃油消耗ECMS策略下的离线仿真数据获取。根据驾驶员充电行为以及离线数据进行SOC轨迹的规划。结果表明:在电池SOC初始值分别为0.9、0.6时,提出的能量管理策略相较于基于电量消耗维持的等效燃油消耗策略,整车燃油经济性分别提升7.87%和13.1%。

自适应调节重心林间运输车设计与仿真

为提高运输车在林间的工作效率,研究设计一款能够远程遥控且能根据自身运动姿态自动调节重心的小型林间履带式运输车。通过理论计算完成整车各部分机构的设计,分析整车在可调节重心机构调控下的通过性,确定可调节重心机构的控制策略,并利用Recurdyn软件对整机进行通过性模拟仿真。仿真结果表明,经过调控重心后,整机的通过性得到有效提升,整机上坡的极限角度提高17.9%,横坡的极限角度提高18.3%,极限越障高度提高18.7%,跨壕极限宽度提高13.9%。

基于TD3-PER的氢燃料电池混合动力汽车能量管理策略研究

为优化氢燃料电池混合动力汽车的燃料经济性及辅助动力电池性能,提出了一种基于优先经验采样的双延迟深度确定性策略梯度(TD3-PER)能量管理策略。采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法,在防止训练过优估计的同时实现了更精准的连续控制;同时结合优先经验采样(PER)算法,在获得更好优化性能的基础上加速了策略的训练。仿真结果表明:相较于深度确定性策略梯度(DDPG)算法,所提出的TD3-PER能量管理策略的百公里氢耗量降低了7.56%,平均功率波动降低了6.49%。

分布式电动车转向横向稳定性力矩适应性分配策略

为了提高分布式驱动电动汽车转向行驶的横向稳定性,基于Matlab/Simulink和CarSim建立了分布式驱动电动汽车二自由度动力模型,并设计了车辆的横向稳定性控制策略。控制系统由上下两部分组成:上层力矩计算控制器,主要基于PID控制策略计算车辆所需的附加横摆力矩;下层力矩分配控制器,根据车辆转向行驶时所需附加横摆力矩的大小,在差动驱动、差动制动、摩擦制动3种力矩分配方式中选取相适应的分配方式将力矩合理分配到各个轮毂电机上。研究结果表明:所设计的横向稳定性控制系统最大能够使车辆横摆角速度减小58%,并且可以良好地追踪理想质心侧偏角,且波动减少,有效提高了车辆转向行驶时的横向稳定性。在差动驱动分配方式控制下车辆对追踪期望速度具有良好的效果;车辆所需附加横摆力矩较大时,下层力矩分配控制器采用差动制动、摩擦制动分配方式将牺牲对期望速度的追踪。

不同驱动系统下纯电动汽车关键性能对比研究

为比较纯电动汽车不同驱动系统的关键性能,基于同一整车参数和某公司提供的可变绕组永磁同步电机试验数据,对纯电动汽车电机驱动系统开展了相关研究。基于精英保留遗传算法和动态规划理论,对单挡、两挡电控机械式自动变速器驱动系统的速比进行了设计优化。采用了精英保留遗传算法和动态规划理论对系统速比进行设计优化,并对可变绕组永磁同步电机绕组切换过程进行了动力性和经济性设计。仿真结果表明,在动力性上,两挡自动变速器驱动系统的加速性能最优;在经济性上,可变绕组永磁同步电机驱动系统的百公里能耗最小,单挡自动变速器驱动系统的动力性和经济性表现最不理想。

汽车线控转向系统稳定性控制策略研究

以汽车线控转向系统为研究对象,构建滑模观测器对汽车质心侧偏角进行实时估计,用于主动前轮转向控制器设计。以汽车线性二自由度模型为参考模型,设计了基于扰动补偿的主动前轮转向滑模控制器,由主动转向控制器决策出额外附加前轮转角,使车辆响应跟随理想横摆角速度与质心侧偏角,改善汽车的横向稳定性。通过所建立的Carsim和Simulink联合仿真平台,在双移线低路面附着系数,有、无侧向风的工况下验证了主动转向控制策略的有效性。

车辆运行参数自适应软测量的防抱死控制研究

建立了一种将Sage-Husa噪声估计器与无迹卡尔曼滤波器有机的结合的软测量算法,通过自适应软测量算法对车速等车辆运行参数进行有效的测量,结合采用轮速传感器得到的易测量轮速信号,实时计算车辆防抱死系统的实际的滑移率,通过与理想路面滑移率比较,从而实现各轮缸压力的有效控制,避免了车轮的抱死。通过CARSIM/Simulink联合仿真实验表明:建立的自适应软测量算法可以实现车速的准确测量,并且在对开路面上可以有效抑制了制动过程中的车轮抱死,从而保证了车辆的制动稳定性。

基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略研究

基于功率跟随控制的增程式电动汽车能量管理策略具有减缓电池寿命衰减与提高车辆NVH性能等优势,但存在阈值参数依赖性强、增程器启停频繁等问题,为此提出了一种基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略。依据车速、SOC状态与驾驶员的加速踏板力度等信息特征,制定基于功率跟随控制的能量管理策略。在此基础上,针对固定规则参数的局限性,以车辆行驶总成本与SOC变化梯度为目标函数,结合灰狼优化算法对增程器启停功率阈值参数进行优化,减少发动机频繁启停现象。运用Matlab/Simulink搭建控制策略模型,并联合基于Simcenter/AMESIM搭建的整车物理模型进行仿真试验,结果表明:CHTC-LT循环工况下,优化功率跟随控制策略与功率跟随控制策略相比,SOC最大波动值降低了28%,增程器启停次数减少了28.5%,整车燃油经济性提升了6.89%。

融合主动减振的增程混动系统动力域控制器开发

针对增程混动系统的扭转振动问题,开发了一种基于多核单片机的动力域控制器,集成了整车控制、APU系统控制、发动机控制和电机控制的软硬件,在多核任务分配和核间协调的基础上,通过电机相位和发动机相位同步算法,利用矩形波进行扭矩补偿,实现了主动减振功能。试验结果表明:利用该控制器,恒转速倒拖工况发动机转速波动范围可以减少79.7%;倒拖起动工况和自由停机工况共振时,第一阶次频率分量的幅值降幅约42.9%。

BMS电路板多模块协同热-力耦合建模及仿真分析

针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同作用下的热-力耦合数值仿真分析模型并验证了其有效性.在此基础上,针对BMS电路板各功能模块温度场及热变形行为开展了数值仿真研究.结果表明:BMS电路板温度分布不均,最大温差达20.5℃.均衡模块存在积热,温度高达54.4℃.高温导致电路板组件发生热膨胀变形,同时电路板约束诱发均衡模块及供电模块边缘的贴片电阻出现热应力集中,两者共同作用致使BMS均衡模块、供电模块产生凸起翘曲变形,且Z轴热变形量随着温度升高而增大,最大变形量达9.5μm,应针对BMS电路板上积热模块开展散热优化设计.