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燃料电池动力系统匹配与换热设计

低温与超导 2024年第3期52卷 47-54页

作者：宋增海王炎戴锋李许一张西龙青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266525 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 四川新能源汽车创新中心有限公司宜宾644005

对燃料电池汽车进行动力匹配可以保证整车的动力性需求,热管理系统的优化可以提升电池的性能和减少热管理系统能耗。采用AMESim软件建立系统模型,分析NEDC工况下热管理系统的特性。结果显示,单一大循环回路中电堆平均温度67℃,大小双循... 详细信息

对燃料电池汽车进行动力匹配可以保证整车的动力性需求,热管理系统的优化可以提升电池的性能和减少热管理系统能耗。采用AMESim软件建立系统模型,分析NEDC工况下热管理系统的特性。结果显示,单一大循环回路中电堆平均温度67℃,大小双循环回路中电堆平均温度为61.5℃,双循环回路燃料电池温度可控制在61.5~78.5℃内。相对于单一大循环回路,双循环回路的冷却液温差控制稳定性强,单一大循环回路中冷却液温差约5.5℃,双循环回路中冷却液温差约3.5℃。此外,双循环回路可以降低水泵功耗,水泵转速较单一大循环回路降低了12.4%。本文提出的双循环换热设计对商用车燃料电池动力系统温控与节能降耗提供参考。

关键词：质子交换膜燃料电池 AMESim仿真温度控制策略动力系统匹配

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并联混合动力公交车动力系统匹配优化

河南科技大学学报（自然科学版） 2014年第1期35卷 30-35,40页

作者：高建平位跃辉刘振楠河南科技大学车辆与动力工程学院河南洛阳471003

混合动力公交车动力系统参数匹配对整车动力性和燃油经济性影响显著。首先,基于工况分析对混合动力系统进行初步匹配,然后使用Isight优化软件集成AVL-Cruise和Matlab,采用多岛遗传算法和序列二次规划法建立组合优化算法进行匹配参数优... 详细信息

混合动力公交车动力系统参数匹配对整车动力性和燃油经济性影响显著。首先,基于工况分析对混合动力系统进行初步匹配,然后使用Isight优化软件集成AVL-Cruise和Matlab,采用多岛遗传算法和序列二次规划法建立组合优化算法进行匹配参数优化。优化匹配结果表明:在保证整车动力性和动力电池SOC工作范围前提下,燃油经济性较优化前提高了10.92%。

关键词：混合动力公交车工况分析动力系统匹配组合优化算法

果园电动自走式履带底盘动力系统匹配设计与试验

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农机化研究 2022年第4期44卷 251-255页

作者：徐高伟宋裕民邱绪云梁健明高琦李虎山东交通学院汽车工程学院济南250357 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

果园作业包括除草、喷雾、碎枝、采摘以及搬运等,作业种类繁多,作业空间狭闭且环境复杂,对作业机械的动力要求较高。针对现有电动底盘在动力方面无法满足果园多种作业要求的问题,对果园履带式底盘进行电动动力系统的匹配设计。在对电动... 详细信息

果园作业包括除草、喷雾、碎枝、采摘以及搬运等,作业种类繁多,作业空间狭闭且环境复杂,对作业机械的动力要求较高。针对现有电动底盘在动力方面无法满足果园多种作业要求的问题,对果园履带式底盘进行电动动力系统的匹配设计。在对电动自走履带式底盘的总体结构和工作原理进行阐述的基础上,进行动力系统匹配的理论分析和初步设计;建立果园电动自走履带式底盘动力系统的仿真模型,验证动力系统匹配设计的理论分析结果;研制底盘样机,并进行动力系统试验。结果表明:底盘最高行驶速度平均值为6.52km/h,两种爬坡工况底盘行驶速度为1.75km/h和1.28km/h,续航里程约为17.8km,满足果园多样化作业对作业机械动力的设计要求。

关键词：果园履带底盘动力系统匹配电动自走式

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纯电动机场摆渡车动力系统匹配与性能仿真

机械设计与制造 2014年第7期 120-122,126页

作者：岳凤来张俊红林杰威郑广州天津大学内燃机重点实验室天津300072 天津清源电动车辆有限责任公司天津300457

对纯电动机场摆渡车的驱动电机、变速器和电池系统等参数的设计原则进行了分析,从车辆动力学角度确定了动力系统计算依据。分析了纯电动机场摆渡车的运行特点,研究确定了车辆行驶工况。利用CRUISE软件建立了纯电动机场摆渡车仿真模型,... 详细信息

对纯电动机场摆渡车的驱动电机、变速器和电池系统等参数的设计原则进行了分析,从车辆动力学角度确定了动力系统计算依据。分析了纯电动机场摆渡车的运行特点,研究确定了车辆行驶工况。利用CRUISE软件建立了纯电动机场摆渡车仿真模型,对动力系统匹配方案进行性能仿真。仿真得到整车的加速性能和续驶里程,计算了车辆在工况行驶下的电池功率输出曲线。仿真结果满足机场摆渡车的加速及续驶里程要求,符合车辆设计目标,整车动力系统匹配合理。

关键词：纯电动机场摆渡车动力系统匹配性能仿真

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纯电动汽车动力系统匹配与运行优化研究

纯电动汽车动力系统匹配与运行优化研究

作者：聂欢安徽工业大学

学位级别：硕士

纯电动汽车在解决环境污染和能源短缺问题上有着无可比拟的优势,它已成为汽车产业中的新生主力军。电动汽车动力系统匹配与运行优化是其关键技术问题之一,在提升整车性能上有着显著的意义。本文研究的主要工作内容:（1）对动力系统关键... 详细信息

纯电动汽车在解决环境污染和能源短缺问题上有着无可比拟的优势,它已成为汽车产业中的新生主力军。电动汽车动力系统匹配与运行优化是其关键技术问题之一,在提升整车性能上有着显著的意义。本文研究的主要工作内容:（1）对动力系统关键部件特性与布局进行分析,建立了电动汽车在不同行驶工况下的力学模型,结合性能指标,对驱动电机、动力蓄电池组、总传动比等参数进行了合理匹配;（2）围绕电动汽车提速动力及最大续驶里程问题,在正常行车加速、能量限制以及制动回能三种运行状态下,优化了加速转矩补偿,车速调控,最大再生制动力分配;（3）基于ADVISOR汽车仿真平台完成了车辆的二次开发,并对以上所做的参数匹配与运行优化策略进行了仿真验证。本文研究的主要技术特点:（1）将驾驶者的加速意图与蓄电池的荷电状态融入到模糊算法中,来实时控制电动汽车行驶过程中驱动电机的输出转矩;（2）通过分析车辆制动时前、后轮所受到的制动力关系,根据制动强度的大小来分配前驱动轮上的制动力。经过理论分析及实验测试,验证了优化后的参数及控制策略在一定程度上改善了驾驶体验和行车的安全性,提升了车辆加速与最高车速性能,增加了最大续驶里程数。

关键词：纯电动汽车动力系统匹配运行优化加速补偿 ADVISOR

基于轮毂电机的纯电动城市客车动力系统匹配研究

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基于轮毂电机的纯电动城市客车动力系统匹配研究

作者：黄清声长安大学

学位级别：硕士

随着能源紧缺和环境污染问题日益凸显,高效节能环保的纯电动汽车成为了世界各国的研发热点。为了缓解城市的环保问题,新能源城市客车在政策的大力支持下逐渐兴起。目前纯电动城市客车驱动构型主要以集中式驱动和轮边驱动为主,而轮毂电... 详细信息

随着能源紧缺和环境污染问题日益凸显,高效节能环保的纯电动汽车成为了世界各国的研发热点。为了缓解城市的环保问题,新能源城市客车在政策的大力支持下逐渐兴起。目前纯电动城市客车驱动构型主要以集中式驱动和轮边驱动为主,而轮毂电机分布式驱动构型较少,与传统集中式驱动的纯电动城市客车相比,采用轮毂电机驱动的城市客车拥有高效、舒适、低地板、宽通道等诸多优势,是未来城市客车上的应用趋势。本文以四轮轮毂电机驱动型式的城市客车为研究对象,针对目前纯电动城市客车存在续航不足,效率低等问题,开展了基于轮毂电机的纯电动城市客车动力系统匹配研究,旨在满足动力性基础上的同时提高整车的经济性。首先,以电动汽车动力系统匹配方法和理论为基础,以动力性要求和续驶里程要求为约束,运用MATLAB编程匹配计算了驱动电机和动力电池的总需求参数,并进行四个轮毂电机参数分配及动力电池合理选型;其次,研究了分布式驱动构型节能机理,开展了四轮毂电机驱动功率在运行中的动态匹配研究,提出以效率最佳的转矩控制分配来实现车辆按工况灵活调配四个电机驱动功率,并进行相应的控制策略的开发与Simulink策略模型搭建;最后,利用仿真软件AVLCRUISE进行轮毂电机驱动的纯电动城市客车整车模型的搭建、各个部件参数设定、信号连接以及仿真任务设定,从而进行整车动力性能及经济性能仿真分析验证,并与动力驱动系统相当的单电机驱动城市客车进行性能对比。仿真结果表明:(1)本文基于轮毂电机的纯电动城市客车动力系统参数匹配合理且均能够满足所设计的性能指标要求;(2)本文的驱动功率动态匹配采用的效率最佳转矩控制分配策略能够在一定程度上提高车辆的经济性能,其中CCBC工况下的效率较转矩平均分配提高4.06%,CHTC-B工况下的效率较转矩平均分配提高5.54%;(3)在动力驱动系统相当的条件下,本文所匹配的轮毂电机驱动构型与单电机驱动构型在CCBC、CHTC-B工况下效率分别提升9.38%、11.7%,因此本文所匹配的轮毂电机驱动纯电城市客车动力系统具有较好的节能优势。

关键词：轮毂电机纯电动城市客车动力系统匹配 AVL-CRUISE仿真

某纯电动汽车动力系统匹配及整车性能仿真与测试

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某纯电动汽车动力系统匹配及整车性能仿真与测试

作者：蒋玉爽吉林大学

学位级别：硕士

一汽-大众汽车有限公司着力调研并开发多款新能源汽车车型,本文的研究重点即是一款纯电动汽车开发项目的重要组成部分,以市场需求的基本产品特征为设计目标,对纯电动汽车动力总成进行仿真计算设计和校验,并利用装配的样车进行实车试验... 详细信息

一汽-大众汽车有限公司着力调研并开发多款新能源汽车车型,本文的研究重点即是一款纯电动汽车开发项目的重要组成部分,以市场需求的基本产品特征为设计目标,对纯电动汽车动力总成进行仿真计算设计和校验,并利用装配的样车进行实车试验以验证设计目标得到满足。首先,本课题对国内外纯电动汽车开发实例及其整车参数和性能参数进行了细致的分类和对比分析,从重要的整车参数以及动力性和经济性指标入手,如轴距、整车重量、车身结构形式、加速性能、续驶里程、电机性能参数等,分析各车型的设计目标、性能表现与市场定位。再选取特征用户,进行小范围的问卷和访谈式的调查,对用户需求和市场关注的焦点问题进行统计数据分析,再结合竞品车型的参数指标,分析得出所要开发车型的市场定位与主要设计目标。然后,针对其中的整车动力性和经济性的主要设计目标,利用Matlab软件进行仿真计算,对纯电动汽车的传动系统的传动比、电机的额定转矩和额定功率、电机峰值转矩和峰值功率、电机效率、动力电池的能量消耗等参数进行匹配计算,并把以上仿真计算结果作为零部件开发的设计目标,开发合适的零部件。获取详细的零部件参数,利用AVL Cruise软件搭建带有整车控制策略的整车模型(其中整车控制策略模型由Matlab/Simulink软件搭建,并转化成能与Cruise软件联合仿真的格式),设置适当的行驶工况,仿真验证各整车性能指标满足了最初的设计要求。最后试制试验样车,利用样车按照国家标准的要求进行相同行驶工况的实车试验,验证实车的主要经济性和动力性的性能满足最初的整车设计目标。此外,通过对比实车试验结果与仿真计算结果,分析了重要参数对仿真结果的影响,并且对仿真模型做了进一步的修正和优化,进一步提高了仿真模型的计算精确度。并对模型参数模块进行标准化整理,加入零件库,以供后续开发和研究过程中重复使用,缩短开发周期。

关键词：纯电动汽车动力系统匹配动力性经济性整车性能仿真整车控制策略 AVL Cruise

插电式混联四驱混合动力轿车动力系统匹配设计及仿真

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插电式混联四驱混合动力轿车动力系统匹配设计及仿真

作者：王刚毅长安大学

学位级别：硕士

环境污染和能源短缺成为近年来汽车工业发展面临的两大难题，各国政府和汽车使用人员的节能减排意识在不断加强，大力发展新能源汽车成为汽车工业可持续发展的大势所趋。作为一种介于传统混合动力电动汽车HEV和纯电动汽车EV之间的新型... 详细信息

环境污染和能源短缺成为近年来汽车工业发展面临的两大难题，各国政府和汽车使用人员的节能减排意识在不断加强，大力发展新能源汽车成为汽车工业可持续发展的大势所趋。作为一种介于传统混合动力电动汽车HEV和纯电动汽车EV之间的新型混合动力汽车，插电式混合动力电动汽车（Plug-in HEV）因既可以利用非车载充电装置充电来保证一定距离的纯电动续驶里程，又可以混合动力模式长途行驶来降低燃油消耗率，而成为最终向清洁能源汽车过度的最佳选择。本文以国内某知名汽车公司的一款传统燃油车型为基础车型进行插电式混合动力电动汽车设计。设计首先介绍国内外常用的插电式混合动力电动汽车结构形式，分析各种结构形式的工作原理和优缺点，并最终确定了设计混联式四轮驱动插电式混合动力汽车的方案。其次论文根据混联四驱PHEV设计的目标性能指标进行了动力系统计算，完成了发动机、蓄电池、驱动电机、ISG电机、电机减速器等零部件的参数匹配和选型。最后本文在讨论了PHEV常用控制策略类型和特点后，为混联四驱PHEV设计了基于逻辑门限的电辅助控制策略，并以Matlab/Simulink软件为平台完成了控制策略模型的建立，该模型利用有限状态机Stateflow实现各种工作模式的实时切换。然后利用汽车仿真软件Cruise平台搭建了混联四驱PHEV的整车模型，并为模型添加了循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析、全负荷加速性能计算、巡航形式工况五种计算任务，模型中的Matlab Dll模块用来加载控制策略模型在Simulink中生成的dll文件，从而实现混联四驱PHEV基于Simulink和Cruise的联合仿真。仿真结果表明：相比其基础车型，本文设计的混联四驱PHEV发动机工作情况得到明显改善，工作点基本稳定在最佳效率区域，各项动力性能和经济性能指标均可达到预期的设计目标，纯电动续驶里程可达51.97km，节能减排意义重大，对今后插电式混合动力汽车的研究具有一定的指导意义。

关键词：四轮驱动 PHEV 动力系统匹配控制策略 Cruise仿真

电动垂直起降飞行汽车总体方案设计与动力系统匹配

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电动垂直起降飞行汽车总体方案设计与动力系统匹配

作者：邵一凡南京理工大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的快速推进,交通拥堵导致的道路供需矛盾突出。大力建设地下轨道交通、发展新兴共享交通是目前缓解城市交通压力的重要措施,但随着城市低空空域管理改革的推进,城市低空空域逐步开放,兼具地面行驶与空中飞行两种工作模式... 详细信息

随着城市化进程的快速推进,交通拥堵导致的道路供需矛盾突出。大力建设地下轨道交通、发展新兴共享交通是目前缓解城市交通压力的重要措施,但随着城市低空空域管理改革的推进,城市低空空域逐步开放,兼具地面行驶与空中飞行两种工作模式的飞行汽车为城市交通由二维向三维发展提供了方向。本文基于对城市飞行汽车起降场地、排放、性能、安全、噪声等方面的需求分析,设计了一款四涵道螺旋桨式电动垂直起降飞行汽车。研究内容主要包括以下几个方面:(1)通过需求分析确定了飞行汽车的起降方式、动力形式以及起降翼型,需求分析结果表明涵道螺旋桨无论在提供升力还是噪声控制方面都优于孤立螺旋桨,固定涵道螺旋桨式电动垂直起降飞行汽车符合城市使用需求。由于飞行汽车行驶模式的自由性,提出了纯地面行驶、纯空中飞行、地面-空中混合三种城市行驶工况,并据此确定了飞行汽车的性能指标。为了动力系统更好的匹配,本文提出了电动飞行汽车的起飞重量估算方法,并利用迭代算法估算得出了飞行汽车的整体及各部分重量。(2)对飞行汽车的气动布局进行了设计:由于垂直起降的起飞方式,重点对飞行汽车升力系统进行了布置形式以及螺旋桨桨叶翼型的确定。为了减轻飞行汽车重量以及提升性能,本文提出了两种动力传动路线,并从整体重量和动力性能两方面对其进行了理论分析,分析结果表明采用四轮毂电机+四旋翼电机的动力传动路线动力性能所能达到的最大飞行速度比四轮边电机+机械传动结构的动力传动路线提升5.1%。在此基础上为了减少能量的损耗,对飞行汽车车身进行了减阻气动外形设计,并利用CATIA绘制了飞行汽车的整体布局三维模型图。(3)基于涵道螺旋桨设计理论,对涵道螺旋桨的相关参数进行理论计算;基于飞行汽车性能指标要求,对飞行汽车动力系统需用功率以及需用电量进行理论计算。并基于此分别对旋翼系统、电机、动力电池进行匹配选型,使其匹配后的部件满足飞行汽车重量以及性能需求。(4)基于飞行汽车动力系统匹配结果,建立了基于Simulink的飞行动力系统模型以及基于Advisor的地面动力系统模型。从地面和空中两种模式对飞行汽车的动力性能进行仿真分析,从纯空中飞行、纯地面行驶、地面-空中混合三种行驶工况对飞行汽车的经济性能进行了仿真分析。仿真结果表明:在纯地面行驶模式下,飞行汽车能够以100km/h的速度持续行驶520.6km。在纯飞行模式下,飞行汽车能够以100km/h的速度持续飞行66.23km。在混合模式下,飞行汽车在起飞避免交通障碍5次,每次距离2km的前提下,依然能在地面以100km/h的速度持续行驶312.5km。均能满足性能指标要求。

关键词：飞行汽车垂直起降涵道螺旋桨总体设计动力系统匹配性能仿真