基于退化模型的燃料电池汽车能量管理策略研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiny
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当前人类社会面对的严重的环境污染和能源紧缺问题,寻找清洁可持续的能源是当前的研究热点。而交通运输业则是能源变革的关键行业之一,其中氢燃料电池混合动力汽车由于其清洁、可持续、续航长的特点,受到了广泛的关注。质子交换膜燃料电池是应用在汽车上最广泛的一种,其具有比功率高、启动快、工作温度低的特点。在燃料电池混合动力汽车中增加辅助能源,一方面可以在车辆大功率工况时提供额外的能量满足车辆行驶,另一方面可以对车辆制动时的反馈能量进行回收。本文研究的燃料电池的汽车的动力系统结构主能源为质子交换膜燃料电池,辅助能源为锂电池。研究表明,制约燃料电池混合动力汽车发展的因素主要有成本和寿命,而影响车用燃料电池寿命的最大因素则是汽车频繁的变载工况。本文充分考虑燃料电池的寿命问题,以庞特里亚金极小值为基础制定合理的能量管理系统。所做的工作主要有:(1)对比分析燃料电池混合动力汽车动力系统中的各个部件,确定本文的研究对象。对燃料电池混合动力汽车建立数学模型,以为应用能量管理系统后的整车仿真模型提供理论支持。(2)应用极小值原理,将其应用至燃料电池混合动力汽车的能量管理系统中,对其建立数学模型。为证明极小值原理的合理性,引入功率跟随能量管理策略,基于Matlab/simulink对整车燃料消耗量和蓄电池SOC进行仿真分析。改进极小值原理,对协态变量的值进行控制,使其实时变化。在蓄电池SOC的值较大或较小时,可以使其尽快的逼近合理值,使得蓄电池在合理的工作区间内工作。(3)分析影响燃料电池寿命的影响因素,制定的能量管理策略尽可能的避免车辆在严重影响燃料电池寿命的工况下工作。对燃料电池的输出功率进行约束,使其工作平缓,延长寿命。(4)考虑系统退化对燃料电池混合动力汽车的影响,燃料电池和蓄电池在使用过程中存在衰退电压,在能量管理策略中考虑退化模型有利于对动力系统合理的控制,可以更为精确的预估续驶里程。
其他文献
目前纯电动汽车上电池性能与工作温度密切相关,高温或低温环境会降低电池的使用寿命、严重削弱电池的性能,研究纯电动汽车热管理系统将具有重要意义。相变材料由于相变恒温储热与放热特性,可以在高低温环境下提供合适的热管理效果,但由于相变材料相变温度或用量的制约,在高温下具有一定的使用限制,仍需要液冷散热;因此本文开展了以下基于相变材料的集成热管理系统研究工作。(1)对纯电动汽车的电池和驱动系统的产热原理和传
随着车联网通信技术和智能汽车技术的发展,车辆的协同自适应巡航技术逐渐发展起来。本文依托硬件在环台架作为研究平台,对车辆在车联网环境下的自适应巡航控制技术进行研究。传统的自适应巡航(ACC)技术基于毫米波雷达等车载传感器采集前方障碍物或车辆信息。本文中车辆处于V2X环境下,直接依靠V2X网络实现信息传输,是一种协同式自适应巡航(CACC)。相比于传统模式,协同式自适应巡航有着可靠性强、数据接收速率快
分布式驱动电动汽车(Distributed drive electric vehicle,DDEV)具有结构紧凑、传动高效、各轮驱动与制动力矩独立可控等特点,电动轮一般采用轮毂电机或轮边电机,通过轮间差速或差扭可以实现差动转向。线控转向系统(Steer-By-Wire,SBW)作为一种新型的转向系统主要由主动转向模块和路感模块组成,打破了传统转向系统机械连接上的束缚。本文针对轮毂电机DDEV差动转
基于磁流变(Magnetorheological,MR)技术的汽车电控悬架能够实现行驶平顺性和操纵稳定性的同时提升。本文将从MR技术的精确控制出发,着重研究磁流变电控悬架控制对车辆侧倾和俯仰的影响。为实现MR阻尼器的精确控制,提出并深入研究了一种动态电阻-电容(Resistor-capacitor,RC)算子磁滞模型。所提出的动态RC算子将RC算子和输入的变化率联系在一起,增加了RC算子磁滞模型的
超级电容器具有功率密度高、充放电速率快、循环稳定性好等优点。然而其能量密度较低的缺点严重制约了其大规模商业化应用。电极材料是影响超级电容器电化学性能的关键,因此开发具有高比电容且循环稳定性高的电极材料尤为重要。基于法拉第反应的赝电容材料具有较高的比容量。其中,镍钴基过渡金属碱式碳酸盐由于其独特的晶体结构,电解质离子易于嵌入和扩散到材料内部进行快速的氧化还原反应,因此具有出色的理论电容,在能量转换和
燃料电池汽车是新能源汽车中的重要类型,利用燃料电池系统和辅助能源共同输出能量以驱动车辆前进,具备能量转化率高等优点。燃料电池汽车混合动力系统的功率分配是整车控制的重要环节,良好的功率分配控制策略对整车的燃油经济性和整车寿命将产生非常重要的影响。本文以燃料电池汽车为研究对象,搭建混合动力系统模型,基于特性分析采用优化算法制定有效的功率分配控制策略。具体的研究内容如下:(1)本文燃料电池车型采用的架构
在传统汽车结构耐撞性优化设计研究中常运用数值优化方法进行确定性优化设计。然而确定性优化结果往往接近约束边界,当设计变量受到不确定因素影响时导致确定性优化结果不可靠。因此,在兼顾耐撞性与轻量化的整车设计中,可靠性设计显得尤为重要。前人的研究表明,Chebyshev区间方法在提升设计解可靠性方面发挥了很大的作用。因此,将Chebyshev区间方法与传统整车结构耐撞性优化方法相结合提升设计解可靠性具有一
为改善环境污染问题以及化解能源危机,全球各国都在大力发展新能源汽车,其中电动汽车由于技术相对成熟,近年来率先在市场上得到普及。而随着电动汽车的普及,相应的配套基础设施也得到了迅猛发展。结合智能电网的发展,V2G技术应运而生,因此研究能够实现能量双向流动的电动汽车充放电系统具有深远的意义和广泛的应用前景。本文以直流快充的AC/DC变换器系统作为研究对象,旨在实现V2G功能的前提下提高系统的充放电效率
随着社会进步和经济发展,汽车保有量不断增长,随之而来的是交通事故频繁发生。由驾驶员疲劳驾驶而导致车道偏离是发生交通事故的常见原因,以车道保持为代表的横向辅助系统是避免车道偏离的有效途径。为解决以上问题,本文对基于疲劳检测的人机协同车道保持进行研究,提出一种基于面部特征识别的驾驶员疲劳检测方法并与人机协同车道保持控制相结合,主要完成以下工作:首先,本文提出了一种基于面部特征点识别的驾驶员疲劳检测方法
近年来,资源短缺与环境污染等问题愈发突出,在可持续发展的大背景下,新能源汽车的发展正在逐步成为汽车行业的一个趋势。锂离子电池作为新能源汽车的重要动力来源之一,在新能源汽车蓬勃发展的大环境下,其各项特性地研究也越来越受到重视。动力锂离子电池的荷电状态(State of Charge,SOC)是用来描述电池所剩电量多少的物理量,它与汽车的续航里程直接挂钩。此外SOC对于动力锂离子电池的充电方式的选择、