电-电混合燃料电池汽车动力系统设计及能量管理研究

发布时间：2020-06-25 15:13

【摘要】：随着环境污染恶化和化石燃料消耗加剧,新能源汽车应运而生。目前动力电池技术尚未突破瓶颈,纯电动汽车的推广因续驶里程、充电时长等短板受到诸多限制。燃料电池-蓄电池混合动力驱动作为新型车辆兼备了传统汽车的续驶里程长和新能源汽车利用清洁高效的电能驱动、排放无污染等优点,被认为是理想车型。论文针对燃料电池汽车频繁过度放电导致其使用寿命缩短、需求模组功率过高急剧增加经济成本等问题,以燃料电池汽车结合动力蓄电池模组的方式,提出了基于微小变量模糊逻辑控制的燃料电池补偿动力电池放电的能量管理控制策略。利用MATLAB完成了对燃料电池功率模型的理论仿真,实验验证了所建模型的正确性;在MATLAB/Simulink仿真环境下构建控制策略优化模型对基于ADVISOR的传统控制策略模型进行二次开发优化,仿真验证所制定的电-电混合动力能量管理控制策略模型的合理性和整车动力性能,最后以车辆结束行驶时系统总的能量利用效率为优化目标对其对比研究,分析所设计能量管理策略的经济性能。对比分析表明,实验所用燃料电池系统的电压、功率测试曲线与论文所建立的燃料电池系统理论电压、功率极化特性曲线误差不超过2.5%,基本相互验证了所设计搭建的燃料电池系统实验方案、理论模型的正确性;相较于能量跟随控制策略,论文所设计的电-电混合动力汽车基于微小变量模糊逻辑控制的优化策略,动力性能满足行驶工况要求,在辅助蓄电池状态为中低SOC的初始运行条件下,百公里氢耗量减少了6.4%~17.2%,整车能量利用总效率提高了4.3%~8.3%,整车经济性能得以提高,为燃料电池混合动力汽车整车能量控制方法提供了一定的参考依据。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U469.7
【图文】：

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2012 年至今，燃料电池的比功率进一步提高，达到 3kW/L,可以实化推广应用。本丰田氢燃料电池车 Mirai 于 2014 年 12 月 15 日在本土上市，向普通商用销售，Mirai 匹配了最大扭矩达到 335N m 的电动机，所使用高达 70MPa 压气罐。气态高压氢向储氢瓶加注操作简单，充满整个储氢瓶大约需要 5 分钟时间，在 JC08 工况下，Mirai 的储氢系统可以支持 700 千米续驶距离，Mir如图 1-1 所示。2015 年 7 月，宝马公司基于 i8 车型，推出了 i8 燃料电池试续航里程达到 480km，与此同时，丰田与日野联合推动绿色能源无污染排放池公交车在大都会区上路试运营。2016年4月，现代汽车推出氢燃料电池车ix国 BeeZero 公司提供汽车共享服务，2018 年美国 CES 展，现代公司又发布了列的氢燃料电池 SUV 车型 NEXO，整车基于现代可标准化订制平台生产，代表氢燃料电池汽车的最高水平[8]。

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图 1-2 亿华通 YHTG30 氢燃料电池发动机学、上燃动力合力研发 196 辆燃料电池汽车投入上海世博会示范荣威汽车推出荣威 950 插电式氢燃料电池轿车。2018 年 1 月，宇汽车百人会议论坛上发布宇通第三代燃料电池客车 ZK6125FC该车采用 60kW 燃料电池匹配动力电池的混合动力系统方案，续米，达到市场运行要求。2018 年 10 月，由联合国开发计划署、基金联合开展的“促进中国燃料电池汽车商业化发展”项目郑州交线路 727 路上线，如图 1-3 所示。

【参考文献】