基于行驶工况的燃料电池客车参数匹配及能量管理策略研究

发布时间：2020-04-25 16:45

【摘要】：燃料电池汽车具有高效能、无污染的优点,解决了电动汽车在续航方面的短板,是当前新能源汽车研究的一大热点。由于燃料电池在启动、输出特性、生产及制造成本方面的限制,目前往往与辅助储能元件共同构成混合动力系统。其参数匹配和能量管理策略是燃料电池车亟待解决的问题之一。氢燃料电池汽车目前仍处于试验阶段,加氢站、维修站等基础设施还不够完善,而城市公交车由于其线路固定、数量较多,便于集中加氢和维护,是研发、示范运行和推广燃料电池汽车的良好载体。汽车的行驶工况能够为汽车参数匹配和能量管理策略提供理论的依据,并且具备典型的时域性和地域性的特征。考虑到氢燃料电池客车(FCB)和电动客车在结构和驱动系统的相似性,以合肥市电动客车的行驶数据建立合肥市新能源公交的行驶工况,作为本文FCB参数匹配和能量管理策略的依据。本文以自建的电动客车行驶工况为基础,对氢燃料电池客车进行参数匹配和能量管理策略的研究。具体内容包括:(1)构建合肥市新能源客车的行驶工况。以合肥市4条各具特征的典型路段12辆公交车连续一周的运行数据作为研究对象,通过数据的融合、清洗与分割得到25430个短行程片段,基于主成分分析和改进K-Means算法将数据聚类成4类,基于类中心距选取各簇的代表工况,构建了合肥市新能源客车的行驶工况。(2)基于自建工况,设定FCB的性能指标,进行混合动力系统的开发。比较了动力系统的配置方案进行比较,根据公交车的整车参数、运行特点及性能指标,选取合适的混合动力系统构型,参考某型纯电动公交车的基本参数,对动力系统的关键部件进行参数匹配。(3)基于Cruise和Matlab的燃料电池公交车联合仿真平台的搭建。在Cruise平台中完成氢燃料电池公交车整车模型的搭建,并在Matlab平台中建立燃料电池模型及其他关键部件的数学模型,通过Cruise与Matlab之间的接口完成联合仿真平台的搭建。(4)基于分段仿射模型建立燃料电池客车混杂动力系统的简化模型,基于模型预测控制在有限的预测时域内寻找局部最优解,并通过滚动优化完成实时优化的能量管理,并进行仿真测试和实车试验。
【图文】：

合肥市,公交车,情况,氢燃料电池

图 1.1 合肥市在营公交车的组成情况Fig1.1 Hefei city bus operations composition氢燃料电池公交车还在小规模的试制试产阶段，，示范运行效行驶数据，建立相关的行驶工况。然而由于氢燃料电池车平台在驱动系统上具有相似性，其“电-电混合”也是的参数变化不大，因此本文以电动公交车的行驶数据建的行驶工况为基础，进行合肥市氢燃料电池客车的参数匹究。研究状况综述车可以很好的解决环境污染和能源短缺问题，然而就目前池的单一动力源的汽车可以很好的跟踪车辆的动力性需济性的需求，城市短途运行的通勤车可以较好的满足消费而，动力电池组的较慢充电速度、冬季锂电池容量的衰减

燃料电池汽车,福特公司,燃料电池

电池在汽车上也开始广泛的运用。1966 年 1 月，美国通用公司划研发的氢燃料电池汽车(Electrovan)进行了为期 10 个月的测的耐久度、面对极端气候方面有不错的表现。1993 年，加拿大司研制了世界第一辆以燃料电池为动力源的公共汽车。纯燃料电池汽车还存在无法回收制动能量、瞬时响应能力低等动力系统应运而生。如图 1.2，2002 年，Ford 汽车公司推出了燃料电池和镍氢蓄电池作为动力源的混和动力汽车。2003 年辆 CITARO 燃料电池客车士开始在北京示范运行。2006 年世用、接近零排放的氢动力驱动宝马氢能 7 系豪华高性能轿车本田生产 FCXClarity 首款氢能源汽车用于租赁业务。2013 年生产 Tucson FCEV 燃料电池车。2014 年，韩国现代汽车公司模量产的氢燃料电池混合动力汽车 ix35。2014 年，日本丰田力源、续航高达 500 公里的燃料电池混合动力汽车 Mirai。近加拿大 New Flyer、德国奔驰戴姆勒、日本丰田和日野等都营。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM911.4;U469.72

【相似文献】