【摘 要】
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近年来,随着现代化和工业化的发展,汽车的需求量大幅增加,这导致能源危机,空气污染的情况日趋严重。为了解决这一状况,全球各国正大力开发新能源。在众多能源中,燃料电池凭借着零排放、高效率、清洁等优点脱颖而出。但是在实际应用中,燃料电池仍然存在不足,首先燃料电池无法单独作为能源,因为其动态响应能力较差,无法面对各种突发情况。其次在评价汽车性能的时候,单一的指标是无法决定汽车性能的优劣。而汽车的经济性和动
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近年来,随着现代化和工业化的发展,汽车的需求量大幅增加,这导致能源危机,空气污染的情况日趋严重。为了解决这一状况,全球各国正大力开发新能源。在众多能源中,燃料电池凭借着零排放、高效率、清洁等优点脱颖而出。但是在实际应用中,燃料电池仍然存在不足,首先燃料电池无法单独作为能源,因为其动态响应能力较差,无法面对各种突发情况。其次在评价汽车性能的时候,单一的指标是无法决定汽车性能的优劣。而汽车的经济性和动力性之间的关系是呈负相关的,提高整车的经济性势必定会造成动力性能的下降,反之亦然。因此,为了提升整车的性能,研究动力性与经济性之间的权重关系是十分必要的。首先,分析了燃料电池的性能和工作原理,通过对众多电池的优缺点进行比较,最终选取质子交换膜燃料电池作为主要能源。针对燃料电池单独作为动力源时,其动态响应偏慢,无法应对不同工况时驱动功率的大幅度变化的问题,采取增加一个蓄电池作为辅助能源来达到“削峰填谷”的作用。通过比较多种蓄电池的优劣,最终确定了以质子交换膜燃料电池为主,锂离子电池为辅助能源的混合动力系统结构。其次,根据实验所需使用仿真软件MATLAB搭建了包括电机,蓄电池等模块的汽车模型,该模型可以给出不同混合度下的汽车各性能指标的数值。将燃料电池和锂离子电池的功率比作为主要研究对象,根据问题设计了目标函数,并运用人工鱼群算法对问题进行求解。在使用人工鱼群算法进行求解时,人工鱼的视野与步长对算法的性能有很大影响。本文考虑将自适应思想加入到人工鱼的视野与步长中,通过设置探索系数,来满足步长和视野需求变化的问题,对人工鱼的视野和步长进行改进,改善了算法的收敛速度,提升了算法性能。最后,为了验证方案的可行性,运用改进后的人工鱼群算法与MATLAB搭建的模型在考虑动力性与经济性的基础上对其混合度进行优化,针对优化结果进行分析,选择一个在各个指标间结果较好的数据作为最佳的混合度,并在仿真软件ADVISOR2002上进行验证。优化后的混合度在0-100km/h加速时间上没有变化,最高车速提升了0.1km/h,百公里氢耗减少1.4L。从数据中可以看出,该方案在保证汽车动力性不变的情况下提升了经济性,因此本方案具有可行性。
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