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燃料电池混合动力系统用能量控制器仿真平台
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作者 赵丽丽 王艳琴 +1 位作者 冯轩 陈维荣 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期191-196,共6页
为实现非实验室环境下的轨道交通车辆燃料电池混合动力系统用能量控制器代码开发和调试,研究人员研制出能够提供能量控制器代码开发和调试所需环境的测试平台,该平台能够提供可调传感器信号和执行器输出指示,并具有调试ECU和多个控制器... 为实现非实验室环境下的轨道交通车辆燃料电池混合动力系统用能量控制器代码开发和调试,研究人员研制出能够提供能量控制器代码开发和调试所需环境的测试平台,该平台能够提供可调传感器信号和执行器输出指示,并具有调试ECU和多个控制器进行Can通讯的测试功能,为能量控制器提供一个动态可调、灵活适应不同燃料电池混合动力拓扑的模拟实验环境,同时无需车辆、电子负载和混合动力系统其他控制器等物理器件的参与即可完成能量控制程序功能测试,方便技术人员掌握控制系统关键技术,并降低开发成本、提高系统测试安全性。 展开更多
关键词 测试平台 燃料电池混合动力系统 能量控制器
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基于有限状态机架构的燃料电池混合动力系统耐久性优化分层能量管理方法
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作者 刘畅 黄永聪 《铁道机车车辆》 北大核心 2025年第3期73-80,共8页
为了满足燃料电池混合动力机车正常运行,同时提高燃料电池耐久性,文中提出一种基于有限状态机架构的燃料电池混合动力系统耐久性优化双层能量管理方法。该方法的顶层部分通过有限状态机划分系统运行状态,实现负载功率的合理分配。底层... 为了满足燃料电池混合动力机车正常运行,同时提高燃料电池耐久性,文中提出一种基于有限状态机架构的燃料电池混合动力系统耐久性优化双层能量管理方法。该方法的顶层部分通过有限状态机划分系统运行状态,实现负载功率的合理分配。底层部分基于燃料电池性能退化,通过反馈式功率调节模块对顶层部分的燃料电池输出参考功率进行调整,以实现燃料电池耐久性优化。文中基于RT-LAB开展硬件在环试验,验证所提方法可行性、优越性。试验结果表明,相比于传统的基于有限状态机的能量管理方法,在相同的工况条件下,文中所提方法燃料电池衰减降低2.96%。 展开更多
关键词 燃料电池混合动力系统 分层能量管理方法 燃料电池耐久性 硬件在环 有限状态机
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基于近端策略优化算法的燃料电池混合动力系统综合价值损耗最小能量管理方法 被引量:7
3
作者 李奇 刘鑫 +4 位作者 孟翔 谭逸 杨明泽 张世聪 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4788-4798,I0015,共12页
为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的... 为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的综合价值损耗最小为优化目标设置奖励函数,采用一种收敛速度较快的深度强化学习算法—近端策略优化算法求解,实现负载功率在燃料电池和锂电池间的合理有效分配,最后,采用市域动车组实际运行工况进行实验验证。实验结果表明,在训练工况下,所提方法相较基于等效氢耗最小能量管理方法和基于Q-learning能量管理方法,综合价值损耗分别降低19.71%和5.87%;在未知工况下,综合价值损耗分别降低18.05%和13.52%。结果表明,所提方法能够有效降低综合价值损耗,并具有较好的工况适应性。 展开更多
关键词 燃料电池混合动力系统 深度强化学习 综合价值损耗 近端策略优化算法 能量管理
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船舶多堆燃料电池混合动力系统能量管理策略优化 被引量:2
4
作者 赵凡非 李煜辉 +4 位作者 周梦妮 张尊华 魏文文 张丞 李格升 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期134-140,共7页
为研究多堆燃料电池系统(MFCS)、锂电池为动力源的船舶混合动力系统的能量管理策略(EMS),本文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多级功率分配策略。首先,利用一级EMS分析MFCS和锂电池需求功率,其次,构建以MFCS总效率为优化目标的二级M... 为研究多堆燃料电池系统(MFCS)、锂电池为动力源的船舶混合动力系统的能量管理策略(EMS),本文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多级功率分配策略。首先,利用一级EMS分析MFCS和锂电池需求功率,其次,构建以MFCS总效率为优化目标的二级MFCS协同控制策略,优化燃料电池之间的功率分配。最后,基于燃料电池混合动力船舶典型工况,分析船舶混合动力系统的功率分布、等效氢耗量及燃料电池系统效率、加减载速率。研究结果表明,与等效氢消耗最小化策略(ECMS)相比,该策略下的燃料电池1和燃料电池2的氢耗量分别降低了15%和23%,MFCS总效率提高了1.15%,且燃料电池的功率变化波动更小。该研究有助于提高混合动力系统中燃料电池的经济性和耐久性。 展开更多
关键词 燃料电池 混合动力系统 PSO算法 耐久性 燃料经济性
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考虑电堆性能一致性的燃料电池混合动力系统多目标优化能量管理方法 被引量:4
5
作者 杨明泽 李奇 +2 位作者 蔡良东 王天宏 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期385-394,I0032,共11页
为优化燃料电池混合动力系统(fuel cell hybrid power system,FCHPS)并延长其使用寿命,该文提出一种考虑电堆性能一致性的多目标优化能量管理方法。该方法的目的是降低系统等效氢耗、提高燃料电池系统内电堆组运行效率的同时限制锂电池... 为优化燃料电池混合动力系统(fuel cell hybrid power system,FCHPS)并延长其使用寿命,该文提出一种考虑电堆性能一致性的多目标优化能量管理方法。该方法的目的是降低系统等效氢耗、提高燃料电池系统内电堆组运行效率的同时限制锂电池荷电状态(state of charge,SOC)波动。由于电堆组的性能会在实际运行过程中发生退化,因此该方法还考虑了电堆组的性能状态差异,通过限制性能较差电堆的运行压力,以延长系统寿命。为实现这一目的采用樽海鞘群算法(salpswarmalgorithm,SSA)对目标函数进行优化求解,得到系统最优功率分配。最后,基于RT-LAB半实物仿真平台,将所提方法与有限状态机控制方法进行对比,实验结果表明所提出的方法能够有效降低系统氢耗,提高电堆组效率的同时减缓性能较差电堆的功率波动,维持系统一致性,有利于系统长期稳定运行。 展开更多
关键词 燃料电池混合系统 能量管理 樽海鞘算法 性能一致性 多目标优化
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基于改进型等效氢耗的车用燃料电池混合动力系统能量管理方法研究 被引量:1
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作者 陈志 梁汝军 +1 位作者 綦芳 燕雨 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第5期20-24,共5页
[目的]等效氢耗作为一种针对燃料经济性优化的方法,其在储能系统荷电状态跟随方面表现欠佳,故需对其进行改进以实现区间荷电状态的动态平衡。[方法]在传统等效氢耗算法基础上,对系统的氢耗函数进行了优化;通过加入电压平衡系数,以确保... [目的]等效氢耗作为一种针对燃料经济性优化的方法,其在储能系统荷电状态跟随方面表现欠佳,故需对其进行改进以实现区间荷电状态的动态平衡。[方法]在传统等效氢耗算法基础上,对系统的氢耗函数进行了优化;通过加入电压平衡系数,以确保超级电容在车辆运行过程中不会出现过充或过放的情况,进而通过极小值求解,实现了对系统功率的实时分配。[结果及结论]基于数轨电车的运行数据,对所提出的方法在半实物仿真平台上进行了验证。实验结果表明,所提出的改进型等效氢耗算法能够实现复杂工况下的混合动力系统能量分配,所加入的电压平衡系数能够保证车辆区间末端超级电容的电压在合理的区间内。 展开更多
关键词 数轨电车 燃料电池 混合动力系统 能量管理
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基于庞特里亚金极小值原理满意优化的燃料电池混合动力系统分层能量管理方法 被引量:22
7
作者 孟翔 李奇 +1 位作者 陈维荣 张国瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期782-792,957,共12页
针对燃料电池混合动力系统的燃料经济性和耐久性兼顾问题,文中提出一种基于庞特里亚金极小值原理满意优化的分层能量管理方法。该方法以燃料经济性和耐久性为优化目标,采用一级硬性约束、二级满意优化和三级最优控制的分层能量管理,实... 针对燃料电池混合动力系统的燃料经济性和耐久性兼顾问题,文中提出一种基于庞特里亚金极小值原理满意优化的分层能量管理方法。该方法以燃料经济性和耐久性为优化目标,采用一级硬性约束、二级满意优化和三级最优控制的分层能量管理,实现对负荷功率的有效分配。通过基于实测工况的实验测试,并与传统基于庞特里亚金极小值原理的能量管理方法进行对比分析,证明了所提出能量管理方法能够有效维持氢耗量较低水平,并能够降低燃料电池发电系统的输出功率波动率,有效提高其耐久性,延长其服役寿命。 展开更多
关键词 燃料电池混合动力系统 分层能量管理方法 满意优化 庞特里亚金极小值原理
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燃料电池混合动力系统设计与控制研究
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作者 高智 张静云 +3 位作者 晋东辉 温金羽 赵思夏 徐立友 《拖拉机与农用运输车》 2024年第6期73-82,共10页
为实现拖拉机全局功率分配最优,同时进一步提高系统燃料经济性,本文基于燃料电池/锂电池/超级电容混动力拖拉机,设计一种基于外部能效最大化的能量管理策略。该策略旨在降低系统实时氢耗的同时最大化外部能源输出,以减小负载随机性对燃... 为实现拖拉机全局功率分配最优,同时进一步提高系统燃料经济性,本文基于燃料电池/锂电池/超级电容混动力拖拉机,设计一种基于外部能效最大化的能量管理策略。该策略旨在降低系统实时氢耗的同时最大化外部能源输出,以减小负载随机性对燃料电池输出功率的影响。在拖拉机典型犁耕工况下,与状态机策略和等效氢耗最小策略进行仿真对比,结果表明,本文所提策略满足给定犁耕工况的功率需求,且相较于两种传统策略系统更充分地发挥了辅助能源的性能特点;减轻了燃料电池负担,提高了燃料电池耐久性;氢耗量分别降低了11.03 g和16.54 g,提高了混合动力系统整体经济性。 展开更多
关键词 拖拉机 燃料电池 混合动力 外部能耗 能量管理
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燃料电池混合动力系统参数匹配与多目标优化 被引量:20
9
作者 李奇 孟翔 +1 位作者 陈维荣 张国瑞 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1079-1086,共8页
在满足机车动力性能需求的条件下,运用参数匹配方法对燃料电池系统的重量、体积指标进行了优化.首先,搭建了机车动力学模型,针对列车运行的加速启动、匀速爬坡、最大时速运行3种关键工况,分别得到3个需求功率峰值;其次,基于传统方法,以... 在满足机车动力性能需求的条件下,运用参数匹配方法对燃料电池系统的重量、体积指标进行了优化.首先,搭建了机车动力学模型,针对列车运行的加速启动、匀速爬坡、最大时速运行3种关键工况,分别得到3个需求功率峰值;其次,基于传统方法,以最大需求功率峰值为目标,分析了超级电容-动力电池配比;然后,在传统方法基础上,采用改进粒子群算法(improved particle swarm optimization,IPSO),进行了基于系统重量和体积的多目标优化参数匹配计算,得到了最优解;最后,对传统方法和多目标优化方法进行了对比分析.研究结果表明:两种方法均能满足列车动力需求;采用多目标优化方法,为同型燃料电池混合动力有轨电车配置2套150 kW燃料电池,124个超级电容(48 V,165 F)和337个动力电池(3.7 V,9 A h).车辆经32.24 s加速可达时速70 km/h,最大爬坡能力为85.5‰,持续爬坡能力为732.5 m;相比较传统方法,重量和体积优化率分别达到83.075%和86.696%. 展开更多
关键词 燃料电池混合动力有轨电车 混合动力系统 参数匹配 多目标优化 改进粒子群算法
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基于小波变换的燃料电池混合动力系统多能源管理策略研究 被引量:13
10
作者 张炳力 赵韩 +2 位作者 吴迪 祝毅 张平平 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期914-917,926,共5页
设计了一种由燃料电池、超级电容和锂离子电池组成的新型混合动力系统;提出了一种基于小波变换的燃料电池混合动力能量管理策略,实现了按功率需求的变化频率对燃料电池、超级电容和锂离子电池进行能量分配,从而改善了系统的性能,延长了... 设计了一种由燃料电池、超级电容和锂离子电池组成的新型混合动力系统;提出了一种基于小波变换的燃料电池混合动力能量管理策略,实现了按功率需求的变化频率对燃料电池、超级电容和锂离子电池进行能量分配,从而改善了系统的性能,延长了部件寿命;进行了该系统的建模和仿真,结果表明该方法可以很好地实现功率分配,满足设计要求。 展开更多
关键词 燃料电池 混合动力系统 能量管理策略 小波变换
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燃料电池混合动力系统的功率平衡控制 被引量:3
11
作者 贠海涛 谭建荣 赵玉兰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期488-496,504,共10页
针对燃料电池混合动力系统功率平衡控制策略的设计问题,基于前期研究建立的系统状态空间数学模型,通过分析各种备选控制结构的特点和适用性,提出基于闭环状态观测的燃料电池混合动力系统功率平衡控制结构.采用卡尔曼滤波器设计闭环观测... 针对燃料电池混合动力系统功率平衡控制策略的设计问题,基于前期研究建立的系统状态空间数学模型,通过分析各种备选控制结构的特点和适用性,提出基于闭环状态观测的燃料电池混合动力系统功率平衡控制结构.采用卡尔曼滤波器设计闭环观测器的反馈增益矩阵,采用极点配置法结合系统控制边界条件合理设计闭环控制系统的控制参数.通过离线仿真和实车转鼓试验进行分析验证,结果表明:所提出的功率平衡控制策略可以将动力蓄电池荷电状态控制在45%~55%,能够考虑车辆的动力性和经济性设计要求,具有较好的实用价值. 展开更多
关键词 燃料电池汽车 混合动力 功率平衡控制 卡尔曼观测器
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质子交换膜燃料电池混合动力系统能量优化的仿真分析 被引量:1
12
作者 刘呈则 朱新坚 曹广益 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期155-160,共6页
分析了混合动力系统的控制目标及需要考虑的几个关键参数。以PEMFC混合动力系统为对象,分别针对给定负载模式和实时运行模式进行控制策略设计和能量优化仿真。对给定的负载模式,采用遗传算法对多约束组合优化问题进行求解,仿真结果证明... 分析了混合动力系统的控制目标及需要考虑的几个关键参数。以PEMFC混合动力系统为对象,分别针对给定负载模式和实时运行模式进行控制策略设计和能量优化仿真。对给定的负载模式,采用遗传算法对多约束组合优化问题进行求解,仿真结果证明了算法的可行性。对于实时运行模式,在原有模糊控制策略的基础上,引入燃料电池电压和电压变化量对模糊输出进行两级修正。仿真结果表明,改进后的模糊控制策略可以有效提高燃料电池运行效率,降低燃料电池功率波动。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 混合动力系统 能量优化 模糊控制
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燃料电池混合动力系统动态耦合特性分析与建模研究
13
作者 赵玉兰 贠海涛 +1 位作者 郝魁 刘尊年 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期305-315,共11页
详细阐述了燃料电池混合动力汽车(FCHV)混合动力系统的动态耦合特性分析与建模的过程。首先,基于理论分析,结合主要部件台架试验及原型车转鼓试验的相关试验数据,建立了主要部件的动态仿真模型;然后,基于部件模型构建了燃料电池混合动... 详细阐述了燃料电池混合动力汽车(FCHV)混合动力系统的动态耦合特性分析与建模的过程。首先,基于理论分析,结合主要部件台架试验及原型车转鼓试验的相关试验数据,建立了主要部件的动态仿真模型;然后,基于部件模型构建了燃料电池混合动力系统的整体动态耦合特性模型;最后,以典型循环工况作为模型输入进行动态仿真。仿真数据与原型车转鼓试验数据的对比分析表明,所建立的燃料电池混合动力系统动态耦合特性模型具有很好的动态仿真效果,能够满足控制系统设计过程中的动态仿真需要,为后续开展基于模型的燃料电池混合动力汽车控制系统设计研究提供了必要基础。 展开更多
关键词 燃料电池汽车 混合动力 动态模型 仿真
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基于PMP的机车用燃料电池混合动力系统能量管理策略 被引量:23
14
作者 洪志湖 李奇 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3867-3878,共12页
为了提升机车用燃料电池混合动力系统的系统效率、减少系统实际氢耗量,并有效维持蓄电池荷电状态(stateof charge,SOC)。该文根据实际硬件系统中的参数以及机车工况,提出一种基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin minimum principle,PMP... 为了提升机车用燃料电池混合动力系统的系统效率、减少系统实际氢耗量,并有效维持蓄电池荷电状态(stateof charge,SOC)。该文根据实际硬件系统中的参数以及机车工况,提出一种基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin minimum principle,PMP)的机车用燃料电池混合动力系统能量管理策略。在搭建的机车用燃料电池混合动力缩比硬件系统上对所提出的能量管理策略进行验证,并与等效最小氢耗策略(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)进行对比。实验结果表明:无论混合系统的蓄电池组初始SOC为何值,基于PMP的能量管理策略相对于ECMS在系统整体效率上有了明显的提升,并且减少了系统实际氢耗量;此外,基于PMP的能量管理策略能够按照机车实际需求更好地维持蓄电池组的SOC。 展开更多
关键词 燃料电池 混合动力系统 能量管理策略 庞特里亚金极小值原理
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基于SOC滞环控制的燃料电池混合动力系统 被引量:6
15
作者 洪志湖 朱亚男 +2 位作者 韩莹 李奇 陈维荣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期268-276,共9页
为了减少燃料电池/超级电容混合动力系统的燃料消耗,同时减少超级电容充放电次数并延长其使用寿命,提出一种基于超级电容荷电状态(SOC)滞环控制的燃料电池/超级电容混合动力系统能量管理方法。该方法根据负载及超级电容SOC的大小,使燃... 为了减少燃料电池/超级电容混合动力系统的燃料消耗,同时减少超级电容充放电次数并延长其使用寿命,提出一种基于超级电容荷电状态(SOC)滞环控制的燃料电池/超级电容混合动力系统能量管理方法。该方法根据负载及超级电容SOC的大小,使燃料电池系统尽可能地工作于最高效率区间,同时维持超级电容的SOC保持在设定的范围内。搭建燃料电池/超级电容混合动力系统测试平台,并对所提的能量管理方法进行验证,实验结果表明,该能量管理方法能有效减少燃料消耗,同时维持超级电容SOC,有利于延长超级电容使用寿命。 展开更多
关键词 混合动力系统 燃料电池 超级电容 能量管理方法 滞环控制
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无人机燃料电池混合动力系统人工神经网络控制策略 被引量:1
16
作者 李勇 马高山 +3 位作者 韩非非 马震宇 李树豪 党利 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第27期11878-11885,共8页
目前,全球有200多项在研电推进飞机项目,包含传统固定翼飞机改造、新构型设计、全电推进系统和混合电推进等。近年来,电推进飞机的发展方向可分为纯电动固定翼、电动垂直起降和混合电推进3类。针对某小型无人机燃料电池和锂电池组成的... 目前,全球有200多项在研电推进飞机项目,包含传统固定翼飞机改造、新构型设计、全电推进系统和混合电推进等。近年来,电推进飞机的发展方向可分为纯电动固定翼、电动垂直起降和混合电推进3类。针对某小型无人机燃料电池和锂电池组成的混合动力系统,建立了由质子交换膜燃料电池混合动力系统、6自由度飞行器模型和基于神经网络控制器组成的整个系统仿真模型。为了满足无人机不同飞行阶段的电力需求,控制器控制电池电流和充放电速率。在燃料电池作为无人机主要动力源的情况下,对混合动力系统的性能进行验证和评估。对人工神经网络控制器和模糊逻辑控制器性能进行了比较,结果表明,人工神经网络控制器的性能明显提高,增强了无人机混合动力系统的整体稳定性。人工神经网络控制器在效率和油耗方面比模糊逻辑控制器略有提高,约为1%。这说明在这类系统中,所设计的神经网络控制器比经典控制器具有更强的鲁棒性,更好的响应能力、可靠性,可满足无人机燃料电池混合动力系统运行在最优水平和最优效率上。 展开更多
关键词 无人机 燃料电池 混合动力系统 人工神经网络 控制
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船舶燃料电池混合动力系统的研究现状及进展 被引量:2
17
作者 徐菱翌 苌国强 +3 位作者 李世安 杨国刚 沈秋婉 廖加栋 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第17期96-100,135,共6页
基于燃料电池在船舶领域应用存在动态特性差的问题,设计混合动力系统对其加以改善。本文选择不同的系统能源以及蓄电池进行比较,介绍船舶混合动力系统的被动式、主动式以及半主动式拓扑结构,阐述混合动力系统基于规则的控制策略和基于... 基于燃料电池在船舶领域应用存在动态特性差的问题,设计混合动力系统对其加以改善。本文选择不同的系统能源以及蓄电池进行比较,介绍船舶混合动力系统的被动式、主动式以及半主动式拓扑结构,阐述混合动力系统基于规则的控制策略和基于优化智能算法的控制策略,分析混合动力系统控制策略的优缺点以及动力系统的发展趋势,得到基于优化智能算法的控制策略对系统的优化效果更好,有望成为混合动力系统控制策略的主流技术,以及混合动力系统是实现燃料电池在船舶领域进一步发展的重要条件的结论。 展开更多
关键词 船舶燃料电池 混合动力系统 控制策略
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一种燃料电池混合动力系统功率控制算法
18
作者 王爱华 陈耀斌 《车用发动机》 北大核心 2009年第5期27-30,38,共5页
针对燃料电池动态响应慢和储能系统工作方式灵活多样的特点,在传统控制策略的基础上,提出了蓄电池第一优先使用的功率分配方法,再以整车系统效率最大为目标,建立具有限制的全局优化问题,并选用序列二次规划算法求解。不同工况下的仿真... 针对燃料电池动态响应慢和储能系统工作方式灵活多样的特点,在传统控制策略的基础上,提出了蓄电池第一优先使用的功率分配方法,再以整车系统效率最大为目标,建立具有限制的全局优化问题,并选用序列二次规划算法求解。不同工况下的仿真结果表明,该方法不仅能使燃料电池和蓄电池工作在各自有效区域,同时还提高了整车系统效率和燃料经济性。 展开更多
关键词 燃料电池 混合动力 能量控制策略 优化
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SOFC/MGT混合动力系统性能分析及协同控制策略研究 被引量:1
19
作者 霍海波 朱鸿翔 +3 位作者 徐胜 曹正良 许竞翔 李曦 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期79-88,共10页
为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口... 为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口温度的需求,并最大化利用其废热。为满足频繁波动的负载功率需求并确保透平具有合适的入口温度,首先基于所建混合动力系统的数学模型,对变工况条件下各组件的温度、输出功率等动态特性进行分析,然后在此基础上,设计混合动力系统的温度、功率协同控制策略。仿真结果表明,当负载功率需求频繁变化时,所设计控制系统的输出功率能实时跟踪外部功率需求变化并将透平入口温度控制到目标值,说明所设计的控制方案是有效的。此外,当负载功率需求变化时,就透平入口温度主动控制对混合动力系统性能的影响进行探究,结果表明对透平入口温度进行主动控制有利于系统功率跟踪和安全运行,并有效提高混合系统的效率。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃气轮机 混合系统 温度控制 功率控制
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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 被引量:2
20
作者 王金环 宋占伟 《车用发动机》 北大核心 2024年第5期61-70,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 燃料电池汽车 混合动力系统 能量管理 模型预测控制
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