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考虑燃料电池效率区间优化的混合动力系统双模式能量管理方法被引量：6: 2021年; 为提高有轨电车用燃料电池混合动力系统的平均效率、降低氢气消耗以及维持锂电池系统荷电状态(state of charge,SOC),提出一种考虑燃料电池效率区间优化的混合动力系统双模式能量管理方法(dual-modeenergymanagement method considering optimization of fuel cell efficiency range,ER-DEM)。该方法根据瞬时等效氢耗模型,考虑燃料电池工作效率区间瞬时优化,针对不同初始SOC值与车辆不同行驶状态,在整个工况周期内实时分配燃料电池和锂电池的输出功率,实现系统多项性能瞬时优化。基于RT-LAB半实物实验平台,采用有轨电车典型工况对多项性能指标展开测试,并与等效氢耗最小能量管理策略(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)进行对比分析。实验结果表明,所提方法能够提高混合动力系统的平均效率,降低燃料电池氢气消耗量,并维持锂电池SOC趋于理想点。; 甘锐李奇江淑娜孟翔陈维荣; 关键词：双模式

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：13: 2019年; 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。; 孟翔李奇陈维荣张国瑞; 关键词：燃料电池混合动力系统

氢能轨道交通的研究现状与发展趋势: 2023年; 在“双碳”目标提出后,氢燃料电池因其清洁、环保、高效的技术特点而备受关注,以氢能作为轨道交通车辆的动力已成为铁路领域低碳化转型及绿色发展的有效途径之一。文章首先介绍了氢能在轨道交通领域的国内外发展现状;其次对各项核心技术进行整理阐述,包括氢燃料电池系统集成与控制技术、混合动力能量管理技术、燃料电池故障诊断与寿命预测技术等,并重点介绍各技术优缺点及适用范围;之后结合实际情况,分析技术现存的问题与挑战,并提出发展方向;最后,从不同角度对氢能轨道交通的发展趋势进行展望,为进一步研发与应用提供参考。; 陈维荣王颖民李秉训孟翔张世聪李奇; 关键词：氢能轨道交通混合动力系统燃料电池故障诊断

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被引量：20: 2018年; 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。; 张国瑞李奇韩莹孟翔陈维荣; 关键词：RT-LAB

基于动态规划的混合动力有轨电车能量管理方法被引量：5: 2020年; 针对传统动态规划算法在燃料电池混合动力系统能量分配中存在的误差累积问题,以及为进一步提高燃料电池混合动力有轨电车的耐久性和燃料经济性,提出了一种基于改进动态规划算法的燃料电池混合动力有轨电车能量管理方法;改进动态规划算法在传统动态规划的基础上调整了状态转移方程,通过只对系统状态量进行离散从而避免计算过程中的插值计算导致的误差累积;同时将系统等效氢耗、动力电池充电状态(SOC)约束和燃料电池加、减载带来的耐久性问题作为优化目标构成加权惩罚函数,使系统在获得良好燃料经济性的同时兼顾耐久性;将所提管理方法与功率跟随和传统动态规划进行对比分析.研究结果表明:所提方法相较于功率跟随方法,使末态SOC值降低了13.3%,燃料经济性提高了78%;相较于基于传统动态规划算法的能量管理方法,使燃料经济性提高了3.5%,且SOC变化范围和燃料电池变载情况均具有显著改善.; 陈维荣胡斌彬李奇燕雨孟翔; 关键词：燃料电池燃料经济性

燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计被引量：30: 2017年; 为解决燃料电池混合动力有轨电车中燃料电池(FC)动态响应慢、输出特性软,且无法回收制动能量的问题,提高整车的动力性能和经济性能,在Matlab平台下,以两动一拖编组型燃料电池混合动力有轨电车为例,分析了在最高运行速度、最大加速度和爬坡度这3种典型工况下分别由燃料电池、蓄电池(B)和超级电容(SC)供电的动力和能量需求特性.在此基础上,根据指定工况要求提出了不同的配置方案,并探究了混合动力方案的可行性.研究结果表明:为满足有轨电车以1 m/s^2的加速度加速到30 km/h并持续加速到70 km/h的动力性能要求,配置两套150 k W的燃料电池系统、800节蓄电池和108个超级电容模块的三混动力系统是一种可行且合理经济的方案,可为同类混合动力有轨电车的设计提供参考.; 陈维荣张国瑞孟翔卜庆元李奇; 关键词：燃料电池超级电容动力性能

基于混合藤Copula模型的多维风电出力相关性建模被引量：5: 2017年; 针对现有方法无法细致全面地描述多维风电出力相关性的问题,创新性地提出结合改进K-means聚类、C藤结构和D藤结构建立混合藤Copula模型,以此描述多维风电出力相关性。以美国某地区相邻的3个风电场实测出力数据为例,在IEEE 30节点系统中对所提方法进行验证。算例结果表明,依据混合藤Copula模型所获取的模拟数据能更准确地模拟多维风电出力的相关性,得到更精确的概率潮流计算结果。; 邱宜彬孟翔欧阳誉波俞宙杰李奇陈维荣; 关键词：COPULA函数

燃料电池混合动力系统参数匹配与多目标优化被引量：15: 2019年; 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%.; 李奇孟翔孟翔陈维荣; 关键词：混合动力系统多目标优化改进粒子群算法

基于在线辨识和极小值原理的PEMFC混合动力系统综合能量管理方法被引量：8: 2020年; 为了有效改善燃料电池混合动力系统的能耗,减少燃料电池性能衰减,保持辅助动力源的荷电状态(state of charge,SOC),提出一种基于遗忘因子递推最小二乘算法(forgetting factor recursive least square,FFRLS)的在线辨识方法和极小值原理的综合能量管理方法。该方法能根据在线辨识的结果和直流母线需求功率,完成对主动力源及辅助动力源的功率分配工作,并与基于离线辨识的算法结果以及等效氢耗最小能量管理方法(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)进行对比分析。结果表明,该方法对等效氢耗的优化比离线以及ECMS的效果分别提升了6.33%和4.35%,对燃料电池性能衰减则分别优化了4.72%和6.98%,并能更好地维持辅助动力源的SOC。; 李奇王晓锋孟翔张国瑞陈维荣; 关键词：燃料电池混合动力系统多目标优化能量管理

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