四轮驱动燃料电池汽车动力系统参数匹配与优化

针对某多电机双能源四轮驱动燃料电池汽车动力参数匹配进行了研究。根据其整车结构、行驶工况以及控制策略,对动力系统参数进行初步选择,并以动力系统各部件尺寸最小为目标函数、相应参数为设计变量、整车动力性能为约束条件进行优化计算,得出动力传动系统合理的参数匹配,不仅动力性完全满足设计要求,而且经济性得到提高。

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%。

融合工况预测的燃料电池汽车里程自适应等效氢耗最小控制策略

为有效地提高插电式燃料电池汽车的经济性,实现燃料电池和动力电池的功率最优分配,考虑到行驶工况、电池荷电状态(State of charge,SOC)、等效因子与氢气消耗之间的密切联系,制定融合工况预测的里程自适应等效氢耗最小策略.通过基于误差反向传播的神经网络来实现未来短期车速的预测,分析未来车辆需求功率变化,同时借助全球定位系统规划一条通往目的地的路径,智能交通系统便可获取整个行程的交通流量信息,利用行驶里程和SOC实时动态修正等效消耗最小策略中的等效因子,实现能量管理策略的自适应性.基于MATLAB/Simulink软件,搭建整车仿真模型与传统的能量管理策略进行仿真对比验证.仿真结果表明,采用基于神经网络的工况预测算法能够较好地预测未来短期工况,其预测精度相较于马尔可夫方法提高12.5%,所提出的能量管理策略在城市道路循环工况(UDDS)下的氢气消耗比电量消耗维持(CD/CS)策略下降55.6%.硬件在环试验表明,在市郊循环工况(EUDC)下的氢气消耗比CD/CS策略下降26.8%,仿真验证结果表明了所提出的策略相比于CD/CS策略在氢气消耗方面的优越性能,并通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性.

氢燃料电池汽车在风洞试验中的氢泄漏扩散分析

采用数值模拟方法,研究氢燃料电池汽车在发生氢泄漏情况下,氢气在风洞内部的流动扩散规律与分布情况。当风洞模拟汽车以80 km/h行驶工况时,车底部泄漏的氢气紧贴着汽车表面向后移动进入汽车的尾流区,氢气浓度随着离汽车尾部距离的增加而降低。从收集口进入流道内的氢气集中在中、底部,具有明显的浓度梯度,经过风扇区后变得均匀;10 s后车底泄漏的氢气又重新回到试验段,与车底正在泄漏的氢气汇合,造成整个区域氢气浓度的持续升高。由于风洞流道拐角导流片的存在,流道内测的氢气浓度升高的更快。当风洞模拟汽车怠速工况时,泄漏的氢气大多在试验段内流动扩散,流道内几乎检测不到氢气。受试验段内气流扰动的影响,汽车两侧的氢气呈现出不对称分布,顶部的氢气集中在车左侧。根据数值模拟结果给出了氢浓度传感器的安装位置建议。

基于FLACS的船舶载运燃料电池汽车氢气泄漏仿真分析

为保障船舶载运燃料电池汽车(FCV)安全,以某滚装船为研究对象,基于FLACS软件模拟闭式滚装处所和开式滚装处所内氢气泄漏场景,对比分析几种不同通风型式、通风效率、泄漏位置及车辆间距对氢气泄漏扩散的影响。结果表明,针对闭式处所,机械进风叠加机械排风的通风效果最好,机械进风叠加自然排风效果次之,自然进风叠加机械排风效果最差;相同进排气型式下,换气次数越多对处所内氢气浓度下降越有利,在通风阻滞区域尤其明显;相同风向和风速条件下,船舶中部氢气泄漏的后果风险明显高于端部,中部氢气泄漏后处所通风达到安全浓度的时间为端部的3~12倍。

基于模型预测框架的燃料电池汽车混合动力系统能量管理

混合动力系统作为燃料电池汽车的关键组成部分,系统的能耗与寿命优化是推动其进一步商业化发展的关键,而能量管理策略(EMS)在提高燃料电池汽车混合动力系统的效率和燃料经济性方面发挥着重要作用。为有效降低混合动力系统的内部损耗,进一步提高系统经济性,提出了一种基于模型预测框架的混合动力系统能耗优化能量管理控制方法。首先构建包含动力系统内部损耗与氢气消耗的目标函数,然后利用模型预测架构求解目标函数来控制燃料电池的输出电流,以实现合理的能量分配,最后在Matlab中进行仿真,验证所制定方法的合理性和有效性。与应用较为广泛的等效氢耗最小策略(ECMS)相比,结果表明所提方法可以显著降低动力系统的内部损耗和氢气消耗。此外,该策略还可以有效保持蓄电池的荷电状态(SOC),延长动力系统的使用寿命。

基于模型预测控制的燃料电池汽车能量管理控制策略研究

为了提高燃料电池汽车的经济性和部件的耐久性,提出一种基于实时模型预测控制(MPC)和庞特里金极小值原理(PMP)的燃料电池混合动力汽车能量管理策略。该策略采用模型预测控制实现燃料电池和电池之间的能量分配,降低总等效氢消耗;通过反向传播神经网络(BPNN)获得预测速度序列,利用极小值原理求解每个预测区间的最优控制问题。与基于规则的策略(RB)相比,该策略可以在保持电池荷电状态稳定的同时减少10.97%的总等效氢消耗量。

“双碳”视域下氢燃料电池汽车储氢技术现状及发展方向

车载储氢技术是开发高效、安全、低成本氢燃料电池汽车的关键,而储氢材料是研究的重点之一,也是氢的储存和输送过程中的重要组成部分。综述了已采用或正在研究的储氢技术,金属储氢、高压气态储氢、液态储氢和复合储氢等,比较了各种储氢技术的优缺点并指出了车载储氢技术的发展方向。

燃料电池汽车动力系统匹配及能量管理

为了分析燃料电池汽车动力系统参数匹配设计以及能量管理方案对整车性能的影响,以某款燃料电池汽车为研究对象,对其主要动力系统部件进行了参数匹配.以提升整车经济性能为目标,提出了功率跟随式能量管理策略和基于模糊控制的能量管理策略,并采用滑动平均滤波算法对模糊控制策略输出量进行优化.基于AVL-Cruise和Simulink建立了联合仿真平台,搭建整车及能量管理系统模型,验证了整车动力性能,对比分析了3种控制策略下的整车经济性能.结果表明:经过优化后的能量管理策略燃料电池输出功率曲线更加平滑,且一直处于高效率输出区间内,基于燃料电池优先保护原则,经过优化后的能量管理策略性能最佳.

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FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

燃料电池汽车余热驱动的吸附式空调系统性能分析

针对燃料电池汽车余热驱动的吸附式制冷循环过程吸、脱附特性,采用动态的分析方法,对吸附式制冷系统的主要部件吸附床在不同阶段(等容加热、等压解吸、等容冷却、等压吸附)的工作过程,分别建立了动态方程,并就其制冷系统的蒸发器及冷凝器建立相应的动态方程。利用数值方法对数学模型进行求解,全面而系统地分析了循环周期、热源温度、外界空气温度、空调回风温度以及冷却水进口温度等参数对系统性能的影响。研究结果表明:随着循环周期的延长,单位质量吸附剂制冷功率值存在一个峰值,热源温度的提高、外界空气温度的降低、空调回风温度的升高、冷却水进口温度的降低等均有助于提高吸附式空调系统的性能。

基于Simulink的燃料电池汽车混合动力电驱动系统仿真

首先分析了燃料电池汽车混合动力电驱动系统基本结构并给出了等效电路,建立了电驱动系统的动态数学模型,主要包括:燃料电池系统、动力蓄电池、电动机和DC/DC转换器四个模块。采用最小二乘法对模型的参数进行了估计,典型工况下的估计结果显示模型的准确性。其次根据设计目标要求,设计了主要部件的功率参数,并提出了适合不同工作模式的车辆控制策略。然后基于Simulink软件平台,建立了前向式仿真模型。最后进行仿真试验,其结果分析表明,建立的电驱动系统模型有较好的动力性、经济性和平顺性,为燃料电池汽车整车研究提供了仿真平台。

基于Stackelberg博弈的燃料电池混合动力汽车跟车能量管理

跟车场景下燃料电池混合动力汽车(FCHEV)的速度与能量管理协同优化是实现车辆节能的重要有效手段,针对现有策略中双能量源退化与能耗耦合关系不明,且难以兼顾全局优化与实时性能的问题,提出一种基于Stackelberg博弈的FCHEV跟车能量管理策略。首先,建立了燃料电池/锂电池的能耗与性能退化模型,并纳入到统一量纲的整车综合使用成本函数中;其次,提出了基于分层解耦的跟车能量管理策略,实现跟车速度与功率分配的解耦控制;最后,综合考虑跟车安全性、舒适性、燃料经济性和能源耐久性,建立跟车控制层与能量管理层对应的双层规划模型,并基于Stackelberg博弈思想设计了双层差分遗传算法对策略核心参数进行离线优化。仿真和实验结果表明:相较于模型预测控制方法,该方法可降低平均车间距误差37.7%、平均冲击度2.4%、等效氢气消耗9.3%和能源退化成本13.9%,实现了优化性能与实时性的兼顾。

GB/T 26990-2023《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》标准分析

近年来随着燃料电池电动汽车技术不断升级,与35 MPa车载氢系统相比,公称压力为70 MPa的车载氢系统具有储氢体积密度大可提高整车续驶里程的优点,在乘用车上得到广泛应用。而在GB/T 26990—2011《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》及GB/T 29126—2012《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》中仅适用于公称工作压力不超过35 MPa的车载氢系统,而且该版标准已实施十余年,已不能完全适应现阶段燃料电池电动汽车车载氢系统技术现状,因此2023年11月,我国发布了GB/T 26990—2023《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》,该标准修改和增加了部分技术内容以适应当前燃料电池电动汽车行业发展水平。本文将阐述GB/T 26990—2023的主要技术内容及其与上一版标准的异同,并对新标准中相关技术内容和测试方法进行解析,供行业内企业参考。

燃料电池汽车用电机驱动系统选型及性能参数研究

从整车角度出发,综合分析了几种电机驱动系统的性能特点,介绍了燃料电池汽车用电机驱动系统的选型原则,提出了从峰值、持续和制动特性来描述电机驱动系统,为动力系统参数匹配计算提供依据。仿真结果表明,该方法可简便、有效地完成燃料电池汽车用电机驱动系统设计,具有一定的工程实用价值。

燃料电池电动汽车驱动系统及其控制技术

简述了燃料电池电动汽车驱动系统基本结构及特点,在此基础上分析燃料电池电动汽车主要驱动系统性能,介绍了当前燃料电池电动汽车驱动系统新的控制技术的应用情况,最后提出了燃料电池电动汽车驱动系统及其控制技术的发展方向。

面向燃料电池汽车的双源电机驱动系统

为解决DC/DC带给燃料电池汽车驱动系统成本及效率方面的问题,实现双电源之间的能量传输及对应转矩的独立控制,对双源电机驱动系统的工作模式、控制系统及输出性能进行分析。建立双源电机、燃料电池、动力电池模型,讨论双源电机的多种工作模式;针对双源电机两套绕组间的电压耦合效应,采用前馈解耦及零直轴电流策略对双源电机燃料电池绕组、动力电池绕组的电流及对应转矩进行独立控制;在实验室设计工况及基本市区循环试验工况下分别进行台架试验,双源电机驱动系统的输出转矩能够快速响应转矩需求,不同工作模式下燃料电池绕组及动力电池绕组的电流与其对应转矩波形一致。台架试验结果表明:双源电机驱动系统的多工作模式能够实现燃料电池汽车的启动、加速、下坡、制动能量回收等工况,所采用的控制策略可以对燃料电池及动力电池输出转矩进行独立控制,能够顺利实现燃料电池和动力电池之间的能量传输。

中国氢燃料电池汽车市场发展现状及展望

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备及氢源价格等市场要素,对政策驱动下的燃料电池汽车市场发展情况进行介绍与分析。[结果]中国燃料电池汽车市场的推广应用效果与政策扶持力度、奖补细则明确程度和地方优势企业带动密切相关;市场已根据主机厂和燃料电池系统配套企业综合竞争力初显头部企业效应;整车和动力系统价格相较2021年下降5%~20%,但综合应用成本尚未达到市场化水平。[结论]尽管中国燃料电池汽车市场化进程仍掣肘于装备制造成本、氢源价格和基础设施配套等因素,但产业发展的决心坚定,将不断随着产品性能验证、基础设施建设、商业模式创新得以稳步发展,展现出更大活力。

国内外燃料电池汽车政策发展展望

分析了美国、日本、韩国、欧盟等国家和地区燃料电池汽车产业支持政策,总结了我国以燃料电池汽车示范政策为代表的支持政策。通过分析、借鉴全球燃料电池汽车政策,结合我国燃料电池汽车产业发展现状,为进一步优化顶层政策设计,高效支撑、引导未来燃料电池汽车相关产业发展提供参考。

燃料电池汽车余热驱动的吸附式制冷系统结构设计

为了有效利用燃料电池汽车的余热,本文建立了燃料电池汽车余热驱动的吸附式制冷系统。该吸附式制冷系统由三个主要的回路构成:吸附床加热冷却回路、吸附质循环回路以及热水循环回路。针对吸附式制冷系统的核心部件吸附床,在分析比较了各主要吸附床结构的前提下,最终确定采用单元吸附管组合结构,并进行了相应的设计计算。本文的研究结果对于低温热源驱动吸附式制冷的研究起到一定的指导作用。