半独立路权下考虑锂电池SoC预测的有轨电车自适应能量管理策略

高锋阳, 高智山, 杨雨泽, 强雅昕, 徐昊, 史志龙, 张浩然

吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (04) : 1176-1187. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230762

半独立路权下考虑锂电池SoC预测的有轨电车自适应能量管理策略

  • 高锋阳, 高智山, 杨雨泽, 强雅昕, 徐昊, 史志龙, 张浩然
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摘要

为改善传统等效氢耗最小化策略(ECMS)工况适应性差的缺陷,同时进一步提升混合储能系统燃料经济性,提出了一种考虑锂电池荷电状态(SoC)预测的自适应能量管理策略。首先,以国内有轨电车线路及行驶数据为基础,利用马尔科夫链构建半独立路权下有轨电车典型行驶工况。其次,通过自适应卡尔曼滤波法预测锂电池SoC,优化锂电池充、放电过程,增强锂电池可靠性,并以混合储能系统等效能耗最小为优化目标,同时结合粒子群算法优化传统ECMS等效因子,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,在所构建半独立路权下有轨电车典型工况中进行对比分析。结果表明:在所构建典型工况中,本文策略相较于固定阈值策略氢气消耗降低0.63 kg,燃料电池峰值电流降低57.2 A;相较于状态机策略氢气消耗降低1.21 kg,燃料电池峰值电流降低24.6 A,且母线电压及锂电池SoC波动范围均有所改善。

关键词

混合储能系统 / 工况构建 / 能量管理 / 半独立路权

中图分类号

U482.1

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高锋阳, 高智山, 杨雨泽, 强雅昕, 徐昊, 史志龙, 张浩然. 半独立路权下考虑锂电池SoC预测的有轨电车自适应能量管理策略. 吉林大学学报(工学版). 2025, 55(04): 1176-1187 https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230762

基金

中车“十四五”科技重大专项计划项目(2021CXZ021); 甘肃省教育厅优秀研究生“创新之星”项目(2023CXZX-616); 中国铁道科学研究院集团有限公司院基金项目(2022YJ295)

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