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%。

锂电池与燃料电池混合观光车动力系统的优化设计

为了解决传统电动车续航焦虑的问题,对燃料电池观光车进行了功率匹配设计与仿真验证,提出了一种功率跟随型能量管理策略。对比了纯锂电池观光车(LI)、纯燃料电池观光车(FC)、LI与FC的混合动力观光车(LI-FC)的输出特性,并仿真试验。结果表明:LI-FC的爬坡度与纯锂电池观光车不相上下,续航里程较纯锂电池观光车提升了15%,等效氢耗较纯锂电池观光车减少了53%,动力电池荷电状态(SOC)能保持在0.5~0.9之间稳定工作,燃料电池也会在额定工况与怠速工况下稳定切换。因此,燃料电池锂电池混合动力观光车具有这3种观光车中最优续航能力、较好的使用经济性、最好的使用稳定性,燃料电池与动力电池都能在期望工况下稳定工作,有较好的竞争力。

氢燃料电池混合动力汽车能量管理策略研究综述

氢燃料电池混合动力汽车的能量管理是整车控制的核心与关键,尤其是在提高燃料经济性和电池耐久性方面有重要作用。文中梳理了国内外基于规则、基于优化、基于学习和混合能量管理策略的研究进展,分析了各种策略的优势和局限。结果发现:规则型的策略易于实现,但适应性差;优化型的策略灵活性好,但计算复杂;学习型的策略自适应强,但需要大量数据支持;而国内外学者所提出的混合策略在氢燃料电池汽车氢耗量和电池寿命等方面更有优势。未来的研究会聚焦于结合不同策略的优势,将优化算法和机器算法引入基于规则和基于优化的策略,以及优化强化学习中的智能算法以提升整车性能。

基于混合动力的氢燃料电池轨道车辆研究概述

氢燃料电池轨道车辆是一种以氢气作为燃料的新型供电制式轨道车辆,其零排放、低噪音、高效率等特点具有显著的社会效益和经济效益,也是轨道交通节能减排的重要途径之一。该文阐述了氢燃料电池的工作原理和系统组成以及氢燃料电池系统的研发进展和趋势;系统梳理了国内外氢燃料电池轨道车辆的研究及应用现状,主要从车辆类型、燃料电池功率、续航能力、最高运行速度、动力模式和储氢容量及压力等方面概括了差异点,分析了氢燃料电池混合动力模式的输出特性和在各环境下的动力匹配,证实了氢燃料电池和动力电池/超级电容形成的混合动力系统能更好地适应轨道车辆启停、怠速、持续高速以及爬坡等多种工况;最后,探讨了氢燃料电池的研究难点、氢气的储存及运输挑战以及氢燃料电池混合动力在轨道车辆上的发展潜力。

2000 kW氢燃料电池混合动力机车加氢工艺技术研究

2000 kW氢燃料电池混合动力机车为中车大同电力机车有限公司深耕新能源轨道交通装备、瞄准氢能应用技术的又一拳头产品。该车的交付方式与公司主型机车的无火回送至客户有较大不同,需要在厂内完成氢气置换,将机车内氢气置换成氮气,然后将转向架与车体解体,即在厂内试运行时需加氢,在交付路局之前的这段运输需用氮气置换储存的氢气,在段上再次加氢。由于氢气为易燃、易爆气体,加氢过程特别考验相应的工艺技术,因此通过对该过程涉及的特殊工艺和技术参数进行详尽的阐述,为各类型大功率新能源混合动力车安全、高效的加氢工序提供可借鉴的工艺方法和经验。

大功率氢燃料电池混合动力机车总体方案研究

详细阐述了大功率氢燃料电池混合动力机车各系统组成部件。该型机车采用平台化设计,可以实现不同功率机车的转换,缩短设计周期;机车动力系统采用氢燃料电池与动力蓄电池组的混合动力方式供电,并能对制动能量进行回收利用,可实现机车的绿色节能运行,满足环保要求;通过相关试验,验证了机车的启动、运行、停车、保护、故障安全导向等功能完全满足相关标准要求,动力系统满足机车运用工况、环境要求。

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。

“氢”装上阵——全球首台(套)满足产业化标准的氢燃料与锂电池混合动力矿用车诞生记

9月21日,国家电投集团内蒙古公司南露天煤矿(以下简称“南露天煤矿”),一辆大型蓝色矿用车正在接受测试。这辆标注着“NTH150”代码的“巨无霸”,就是即将交付使用的新型氢燃料与锂电池混合动力矿用车(以下简称“氢燃料矿用车”)。

燃料电池混合动力机车参数匹配与等效氢耗优化能量管理方法

为提升燃料电池机车混合动力系统综合经济性,基于机车动力性能分析提出一种基于配置成本优化的燃料电池混合动力系统参数匹配方法。在此基础上,将锂电池能耗等效为燃料电池的氢气消耗,并提出一种基于等效氢耗实时优化的燃料电池混合动力系统能量管理方法,以降低系统整体能耗水平。基于某机车实际参数对所提方法进行可行性验证。结果表明,机车配置10套150 kW的燃料电池和549串16并的锂电池,可在机车安全稳定运行的基础上,实现系统总购置成本最优,并且,基于所提出的能量管理方法,系统等效氢气消耗降低8.44%,混合动力系统的综合经济性得到明显改善。

大功率氢燃料电池混合动力机车电气系统设计

文章介绍了一款面向重载铁路研制的大功率氢燃料电池混合动力机车,机车由氢燃料电池和锂电池混合供电,可满足长编组、大载重、小运转等工况的机车作业需求,具有绿色节能的特性;重点对机车电气系统进行了分析说明,详细阐述了主传动系统的构成、中间直流电压的选择、主要器件的选型,以及辅助系统、控制系统和关键子系统的设计。

丰田Mirai氢能源燃料电池混合动力汽车核心控制策略(一)

随着我国新能源战略地位的不断提升,新能源车辆的研发也越来越受到汽车厂商的青睐与推广,目前混合动力汽车和纯电动汽车在市场上正在被逐渐的接受,成为继普通内燃机车之后,汽车在动力形式上的一大转变,而在混合动力技术领域早已颇具建树的丰田却有意在新能源汽车领域另辟蹊径,大力致力于氢能源燃料电池混合动力汽车的发展。燃料电池是一种将氢气中所具有的化学能直接转换成电能的电化学转换器,因此,它比其他发电过程具有更高的效率。氢作为能量载体在冷燃烧中与空气中的氧发生反应,从而产生电流。

氢燃料汽车混合动力系统能量管理优化策略

针对传统等效氢能耗管理下混合动力系统面临的燃料电池电流输出随机、系统耐久性降低等问题,提出一种基于模型预测控制的多目标能量管理优化策略。首先,结合燃料电池、动力电池特性对其进行精确建模;然后,以最小化燃料电池输出电流、电流变化率及动力电池荷电状态波动为目标设计多目标能量管理优化策略,通过对性能指标采用加权函数法进行系统成本函数的优化设计,得出最佳功率分配。仿真结果显示,该优化策略可以降低氢燃料电池损耗14%,降低氢燃料电池输出电流脉动及动力电池荷电状态波动,提升系统耐久性。

Stadler为美国开发首列氢燃料电池列车FLIRT H_(2)

为美国加利福尼亚州圣贝纳迪诺县交通局(SBCTA)设计的FLIRT H_(2)是Stadler公司替代牵引方案的最新产品。其将是应用于美国铁路客运领域的首列氢燃料电池列车,计划于2024年在加利福尼亚州投入商业运营,装配模块化、可扩展的氢气混合动力包,可为2~4节车厢提供电能。文章重点介绍FLIRT H_(2)的概念设计及技术实现情况,包括车辆结构、牵引系统布局、技术参数、模块化设计、燃料电池、储氢系统、能源效率等,以期为后续氢燃料电池列车的开发设计提供参考和借鉴。

氢燃料混合动力机车能量管理策略

氢燃料电池在国内外轨道交通领域的应用日益增加,能量管理策略作为氢燃料电池应用中的关键内容,受到越来越多的关注。本文针对某一种氢燃料电池混合动力机车的能量管理策略设计进行阐述,着重分析混合动力系统的能量平衡控制、分级电压控制策略以及功率分配策略,基于运行工况及规则确定具体的控制策略,控制简单明确,可实现混合动力系统的稳定输出,充分发挥氢燃料电池和动力电池的优势,保障机车动态性能,满足不同牵引功率下机车运行需求,对推动混合动力机车能量管理技术的发展具有一定意义。

氢燃料混合动力铰接车氢动力系统设计

为了响应我国绿色交通和国家碳排放国家战略,研发并生产了氢燃料混合动力铰接车。车辆供电方式为氢燃料电池和钛酸锂电池,完全摆脱受电弓方式供电,动力完全来自氢能的转化,唯一排放物是水。作为公共交通,氢动力系统安全性能设计必须进行充分验证,分别从主动安全措施和被动安全措施两个方面进行设计。通过样车的研制以及各种型式试验验证,氢燃料混合动力铰接车氢动力系统设计达到了预期目标,保证了车辆的安全运行。

700 kW氢燃料电池混合动力机车司机室设计

700 kW氢燃料电池混合动力机车是我国自主研发的首台氢燃料混合动力机车,开启了氢燃料电池在中国轨道交通领域的应用。700 kW氢燃料电池混合动力机车,采用动力蓄电池加氢燃料电池系统的混合动力方式供电,并能对制动能量进行回收利用,可实现机车的绿色节能运行。该机车采用中央司机室、双外侧走廊、中间设备布置方式。司机室的设计给司乘人员提供良好的人机界面、便利的操作空间、充分的瞭望条件;同时设置基本的辅助设施,为司乘人员提供安全、可靠、舒适的工作环境;室内设备的布置符合人机工程原理且满足单司机操作的要求。本人通过介绍氢燃料电池混合动力系统、司机室结构设计、司机室设备布置、操纵台、内饰及材料运用等,阐述其司机室设计运用的新理念、新方法、新技术、美学效果及环保等各方面情况。

丰田Mirai氢能源燃料电池混合动力汽车核心控制策略(三)

(4)HV蓄电池温度传感器HV蓄电池温度传感器位于HV蓄电池模块下方,共有4个温度传感器,其中一个位于HV蓄电池模块和HV蓄电池冷却鼓风机总成之间的空气进气口附近。EV控制ECU基于此HV蓄电池温度传感器通过HV蓄电池电压传感器发送给它的信息,控制HV蓄电池冷却鼓风机总成,如图26所示。

基于运行模式和动态混合度的燃料电池混合动力有轨电车等效氢耗最小化能量管理方法研究

清洁环保的燃料电池混合动力有轨电车近年来受到极大关注,其高效的能量管理方法对混合动力系统性能起到至关重要的作用。传统等效氢耗最小化方法的荷电状态(state of charge,SOC)平衡系数通常采用恒定值,而有轨电车在大功率峰值需求和减速制动过程中,恒定的SOC平衡系数不能满足瞬时等效氢耗最小的指标要求,并且在未知有轨电车工况条件下最优SOC平衡系数无法确定。针对上述问题,建立基于燃料电池/锂电池的混合动力有轨电车动力系统模型,并通过分析SOC平衡系数与氢耗特性,提出一种基于运行模式和动态混合度的等效氢耗最小化能量管理控制方法。该方法通过划分有轨电车运行模式,分析不同运行模式下SOC平衡系数与瞬时氢耗的关系,在此基础上提出基于运行模式和动态混合度的等效氢耗瞬时优化方法。结合有轨电车典型工况,搭建RT-LAB实时仿真平台,开展有轨电车能量管理系统实时仿真,并与传统等效氢耗最小化方法进行对比分析。结果表明,所提出的能量管理方法能够根据有轨电车工况的实时变化而自动分配需求功率,并在不同初始SOC的情况下,满足等效氢耗量最小的性能指标要求,提高整车燃料经济性。

氢电混合燃料电池汽车动力系统技术

“电动汽车”是以蓄电池、燃料电池和超级电容器等电化学能源储存与转换装置为动力系统的交通运输工具通称，是新能源汽车发展的重要方向，其中，燃料电池汽车被认为是电动汽车的最终选择。然而，燃料电池汽车经过多年示范运行，其产业化日程始终不明朗，而先进的动力型锂离子电池的出现为电动汽车产业化带来新的希望，因此，人们对燃料电池汽车前景产生了担忧或疑虑。

基于多目标优化的燃料电池汽车实时能量管理策略

为了降低混合动力系统的燃料消耗并延缓动力元件的老化,提出了一种基于多目标优化和路况分类的能量管理策略(EMS)。首先,构建了燃料电池与锂电池的电气模型,并引入了等效氢耗模型和燃料电池老化模型。其次,设计了基于规则的多模式EMS,在此基础上,为了进一步降低系统的等效氢耗,并延长其使用寿命,基于多目标白鲸算法(MOBWO)对EMS参数进行优化。再次,为了使所设计的EMS适用于不同的路况,提出了基于长短期记忆网络(LSTM)的驾驶路况实时分类方法,旨在根据分类结果切换EMS的控制参数以达到最优效果。最后,在仿真平台上对所提算法进行分析。结果表明:与基于规则的方法相比,所提方法氢耗量降低了2.3%,燃料电池的老化程度降低了1.02%,验证了所提EMS能够有效降低混合系统的燃料消耗,并且能够延缓燃料电池老化,从而提升了系统的经济性和耐久性。