燃料电池混合动力系统参数匹配与多目标优化

作     者：李奇 孟翔 陈维荣 张国瑞 LI Qi;MENG Xiang;CHEN Weirong;ZHANG Guorui

作者机构：西南交通大学电气工程学院四川成都611756 国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心四川成都611756 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2019年第54卷第5期

页      面：1079-1086页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51977181) 四川省科技计划资助项目(19YYJC0698) 国家重点研发计划资助项目(2017YFB1201003-019) 

主　　题：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 

摘      要：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%.