基于LightGBM的电动汽车行驶工况下电池剩余使用寿命预测

行驶工况下电动汽车锂离子电池剩余使用寿命(RUL)衰退情况复杂,准确的RUL预测可为电池的定期维护和安全稳定运行提供指导,避免安全隐患。为此,该文提出一种适用于行驶工况下电动汽车电池的RUL预测方法。首先,针对行驶工况,提出一种基于轻量型梯度提升机(LightGBM)的RUL预测模型,利用元学习超参数优化方法对其进行超参数调优;其次,搭建行驶工况下电池全生命周期容量测试系统,模拟行驶工况下电池所受振动应力、充放电应力环境和测试电池容量衰退情况;然后,基于动态时间规整对容量衰退的相似性分析结果,使用生成对抗网络(GAN)生成新的容量序列;最后,通过实验数据验证所提模型和生成容量序列的有效性。

基于XGBoost与LightGBM集成的电动汽车充电负荷预测模型

随着电动汽车规模化发展,充电站负荷对电网造成一定影响,为保障电网平稳运行,提出一种基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)与轻量级梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)融合的电动汽车充电负荷预测模型。该方法运用Stacking集成学习的策略:首先根据时间特征与历史负荷数据采用XGBoost与LightGBM算法构建负荷预测的基学习器,然后采用岭回归(Ridge Regression,RR)算法将基学习器的输出结果进行融合之后输出负荷预测值。为了对比多种不同的负荷预测模型,采用上海市嘉定区的充电站订单数据进行试验,结果表明,该方法所构建的负荷预测模型相比单一算法模型具有更高的预测准确度,对电网平稳运行有一定理论及实用价值。

PVD技术在智能电动汽车上的创新运用

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点、工艺流程、相关设备等,研发了多种PVD技术并将其创新应用于智能电动汽车,包括:(1)取代电镀工艺;(2)应用于智能驾驶ACC系统中。研究表明,PVD技术可以取代传统高污染、高耗能、高耗水的电镀工艺;可创新应用在智能驾驶ACC系统的设计中,使产品具备炫酷的外观效果和雷达波穿透功能。

电加热催化器降低混合动力车辆排放的应用研究

为了应对全球越来越严苛的汽车排放法规,例如欧7、北美Tier3Bin30以及未来的国7,降低整车排放势在必行,而缩短发动机冷起动阶段的催化器起燃时间将是关键点。将着重研究电加热催化器在混合动力车辆上的应用开发,以达到更好的排放结果。

轮胎对轻型纯电动汽车续驶里程及能耗的影响

文章通过选装两款轮胎对某型号轻型纯电动汽车分别进行实车道路阻力测试和续驶里程及能耗台架测试,研究了轮胎对轻型纯电动汽车的续驶里程及能耗的影响。整车道路阻力测试结果表明两款轮胎对应的整车道路阻力差距明显,其中在低速段的差距最大。中国轻型汽车行驶工况(CLTC)下的续驶里程及能耗测试结果表明在其他整车参数一致的情况下,选装A品牌245/50ZR18轮胎比选装B品牌245/45R19轮胎的整车能量消耗量低2.8%,续驶里程高3.6%,来自外部电源的能量消耗量低3.0%。轮胎的差异同时影响整车道路阻力、整车动力系统工作效率与动能回收效果,导致续驶里程具有差异,因此,合理的轮胎选型对续驶里程提升具有一定作用,需在样车开发与验证阶段针对性进行测试与优化。该研究还可为轻型纯电动汽车在进行工信部公告目录型式核准时,判断不同轮胎配置下整车是否具有相同续驶里程申报值提供一定工程案例支持。

低速电动汽车混合能源存储系统效率分析

利用超级电容的高功率密度特性和磷酸铁锂电池的高能量密度特性,设计了低速电动车主动并联混合储能系统方案.采用实验方法分析磷酸铁锂电池的效率,并通过理论公式分析了双向直流功率变换器的效率.探讨了将超级电容和磷酸铁锂电池结合使用,结果发现,采用双向直流变换器的混合能量存储系统能提高效率.通过实验验证,双向直流变换器的实际效率为90.5%,接近理论公式计算得到的效率91.6%.

基于CAN总线的电动汽车车灯控制系统设计

设计选用单片机STC12C5A60S2及其接口单元电路,利用电动汽车车灯开关产生输入信号,单片机根据开关的闭合状态形成报文,利用CAN模块通过CAN总线发送。车灯控制模块中单片机控制CAN模块接收报文,并根据报文信息控制相应车灯工作。介绍了该系统的组成和整体方案、主要元器件的选型,重点介绍了硬件连接方案,并提出优化设计。软件采用模块化设计,分初始化模块、发送模块、接收模块3个模块进行。通过软硬件联合调试,实现了按键开关输入控制相应灯泡的亮灭的功能,实验表明:该系统结构简单、性能可靠,具有广阔的应用前景。

电力电子器件及其应用的现状和发展

电力电子是现代科学、工业和国防的重要支撑技术,功率器件是电力电子技术的核心和基础,其应用是电力电子技术发展的驱动力。该文对现代电力电子器件,特别是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件及当前电力电子应用装置/系统的诸多热点问题(绿色能源应用、电动汽车、LED照明)的现状和发展前景进行简要的综述。

一种半/全桥PWM切换策略电动车能量回馈法

为了增大电动车制动模式下铅酸蓄电池充电接受率(充受率),提出了一种基于半/全桥PWM切换策略的能量回馈方法.借助无刷直流电机(BLDCM)整流电路,通过判断制动信号来切换半/全桥PWM波形,以实现正常行驶和回馈能量两种工作模式.当处于回馈能量模式时利用全桥PWM序列脉冲,控制对蓄电池瞬时快充并间歇放电,以较多地回收能量,获取较佳的储能效果.将所提出的PWM切换策略能量回馈法与Boost升压电路回馈法作了试验比较,分析了回馈模式的电流波形,并对比了两种方法回馈能量的效果.结果表明:在相同的行驶条件下,采用所提出能量回馈法的电动车,其蓄电池平均内阻比Boost回馈法降低了216 mΩ,同时增大了蓄电池充受率约6.2%,且延长了行驶里程约6.6%.

储能式电力牵引轻轨车电气牵引系统研制

介绍了储能式电力牵引轻轨车辆参数及性能要求,阐述了电气牵引系统牵引/电制动特性、列车运行能力仿真计算、主电路、控制系统、储能管理系统,分析了储能式牵引系统与传统电气牵引系统的对比情况。该车已完成线路例行试验和型式试验,各项性能满足设计要求。

HEV电加热能量对三元催化器转化效率、油耗和排放的影响

对混合动力汽车电加热型三元催化器冷起动阶段的催化过程进行了分析,建立了适用于开发整车控制策略的三元催化器动力学模型。在此基础之上,通过对混合动力汽车运行工况的模拟,对影响三元催化器起燃的加热功率和位置等因素进行了研究,分析了电加热能量对电池荷电状态、整车油耗和排放的影响。结果表明,混合动力汽车采用电加热方式不会造成电池过放电,能以微小的燃油消耗为代价,有效加快三元催化器起燃,提高冷起动阶段的HC/CO转化效率。

城际高速路网中光储充电站的定容规划

针对大规模电动汽车在城际间出行时的充电问题,提出了城际光储充电站的定容规划方法。首先,通过构筑城际高速路网充电引导系统架构,从而实现对电动汽车和光储充电站信息的实时有效耦合。其次,基于城际高速路网车流量的统计分布数据,结合电动汽车利用充电引导系统后的充电决策,兼顾用户和光储充电站双方利益,优化了光储充电站内充电机的数量。然后,根据各站光照条件、负荷水平,优化配置光储设备容量,并且结合分时电价,提出光储充电站内能量交换策略,以提高光伏消纳水平,从而进一步节省光储充电站的设备投资、运行维护成本。最后,在含有30个光储充电站的高速路网中对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提出的定容规划方法显著降低了光储充电站的日均寿命周期成本,且有效兼顾了用户出行体验。

加快三元催化器起燃的HEV混合驱动控制策略

针对冷起动阶段三元催化器起燃特性对整车排放影响显著的问题,提出了应用于混合驱动工况下以加快三元催化器起燃为目的、通过降低发动机输出功率来提高发动机排气温度的模糊控制策略以及基于极小值原理的起燃时间最优控制策略.依据传热学原理,利用集总热容法建立三元催化器动力学模型,在此基础之上,在Matlab/simulink环境下建立了整车动力学模型并进行了仿真计算,分析了上述2种控制策略对油耗和排放性能的影响,最后将仿真与试验结果进行了比较.结果表明:2种控制策略均能增大废气传递给三元催化器的热量,缩短催化器起燃时间,有效改善混合动力汽车冷起动阶段的排放.

轻型电动车的创新设计思路

在对轻型电动车进行分类的基础上,阐述了其工业设计的内容和特点,指明了市场上现行产品的设计误区,并重点分析了创新设计的方向和思路。

轻型电动车低功耗控制器设计

针对轻型电动车控制器因功耗大而容易过热损坏的问题,分析了控制器的发热源。重点对三相桥电路、载流走线、电源电路等部分进行了分析。分析表明,采用同步续流技术使三相桥电路的功耗在各种工况下均有不同程度的降低;通过合理布局和优化布线使载流导线的功耗降低约50%;采用开关电源电路使电源电路的功耗降低95%以上。实际运行结果表明降低功耗取得明显效果。

基于交通信号灯信息的混合动力汽车节能预测控制方法

针对传统混合动力汽车控制方法不考虑已知道路交通信号灯信息对车辆能量管理影响的问题,提出了基于交通信号灯信息的混合动力汽车节能预测控制智能优化策略。通过建立混合动力汽车系统的简化模型,并采用连续广义最小残量方法求解模型预测控制问题。运用MATLAB/Simulink进行仿真,仿真结果验证了交通信号灯信息模型的有效性,以及所设计的模型预测控制算法大幅度提高混合动力汽车的燃油经济性的能力和实时控制性能。研究结果表明所提出的控制策略可以实现车辆行驶轨迹的优化控制,显著提高了车辆的燃油经济性,并满足系统的实时最优控制要求。

轻型电动汽车电子差速器设计

针对双轮毂电机独立驱动的轻型电动汽车,根据汽车转向行驶时内、外侧车轮转速与转向角和车体速度之间的关系,提出了一种基于方向盘转角和车轮转速的电子差速控制方案;设计了硬件电路、实时差速计算算法,并编写了汇编语言程序;进行电路调试验证了该差速器设计的可行性.

偏置式电驱动后桥轻客滑行异响研究与控制

针对某偏置式电驱动后桥轻客车型总成存在频率为330~430 Hz的共振带并引起车内异响使客户抱怨率增加的问题,采用模态分析、MASTA仿真和正交换件的方法,逐步将问题源头细化到单个零件,并最终锁定问题的源头为齿轮制造参数超标。通过调整生产流程,减小装配过程误差,制定了该齿轮参数标准。经小批量试验,所得试验结果表明,优化后的生产流程可大幅度降低齿轮关键参数误差,解决了该轻客车内异响问题,同时优化的参数可为其他电驱系统减速器设计提供指导。

美国混合动力轻型车市场特征分析

利用美国汽车销售数据,对美国混合动力轻型车市场特征进行了分析,结果表明,截止至2011年,美国已销售200多万辆混合动力轻型车,2011年的市场占有率超过2%;在总销售量中,以丰田为首的日本公司生产的混合动力轻型车占据88%的市场份额,并继续保持领先地位;以福特Escape为代表的美国本土企业产品虽然占有10%的市场份额,但品种繁多,缺乏重点产品;德国企业近2年开始发力混合动力汽车的推销,但看不出适销对路的产品;以现代Sonata为代表的韩系混合动力轻型车在2011年下半年异军突起,销量第二。美国政府的财政补贴对混合动力汽车的市场化起到一定的促进作用,甚至延续到取消补贴之后。

轻型电动车电池管理系统设计

文中介绍基于专用电池检测芯片DS2438的实用轻型电动车电池管理系统,用于电动自行车蓄电池组的检测管理。介绍系统的方案设计、性能和特点,以及将专用芯片DS2438用于电动车蓄电池组检测管理系统需要解决的干扰屏蔽的技术问题。