燃料电池混合动力叉车动力系统设计与仿真

发布时间：2020-04-12 22:03

【摘要】：随着工程机械领域快速发展以及国家对新能源、环保方面的重视,节能环保和绿色低碳成为工程机械发展的新方向。目前市场上主流产品主要以内燃机叉车、电动叉车为主。由于内燃机叉车污染严重,而电动叉车续航能力差、效率低下,均不能满足未来市场的需求,发展燃料电池和蓄电池混合动力新能源节能叉车是满足未来市场需求的必然选择。本文以5吨燃料电池混合动力叉车为研究对象,对叉车的动力系统进行仿真研究。首先对储存电能的储能系统的连接方式和工作模式进行探究,选定了超级电容与DC/DC变换器串联,并与蓄电池并联的混合储能结构。在综合分析对比了燃料电池叉车各种动力系统方案的优缺点,确定燃料电池与蓄电池、超级电容的混合动力系统结构,确定其驱动工作模式。在详细介绍燃料电池混合动力叉车的主要部件的工作原理及其特点的基础上,对叉车混合动力的主要部件进行选型和主要参数进行匹配。分别确定了质子交换膜燃料电池、镉镍蓄电池、双电层式超级电容、交流异步电机、Buck-Boost型升降压双向变换器等组成动力系统。在满足负载功率需求的要求下,对叉车动力系统的各个主要部件进行初步的参数匹配。在充分分析动力系统各个主要部件的特性后,在simulink中建立各部件仿真模型,并依据叉车的工况特点提出混合动力系统控制策略,通过后向仿真建模的方法,以动力性、燃料经济性为目的,对动力系统进行仿真实验,其结构与未加入超级电容的叉车动力系统进行对比,结果显示本文的燃料电池、蓄电池和超级电容相混合的结构能满足叉车的动力需求,在使用制动势能回收和负载势能回收技术后,在仿真60个循环工况后,使用氢气6.54Kg,整个动力系统节能效果显著,并且延长了叉车的使用时间,而且在加入超级电容后,能充分吸收负载的波动,保护蓄电池。本文所提的混合动力系统结构不仅提高叉车的使用经济性,而且提高了叉车的动力系统主要部件的使用寿命。
【图文】：

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合动力技术应用在工程机械行业与汽车行业，已有大量的混合术已处于成熟期，但是我们国内还处于起步阶段，远远落后于仍然需要不断发展完善，技术需要不断创新。混合动力叉车作还有很多技术问题需要解决。力新能源叉车在国内的发展，国内市场上传统内燃机叉车占 80%，电动叉车占 20%[5]。正国外市场，中国叉车企业仍然任重道远。2015 年 10 月 1 日开国三排放标准。节能环保的新能源混合动力叉车必然成为未来我国无锡开普研制生产出油电混合动力叉车，该车将混合技术应拥有完全自主知识产权的叉车[11]。该叉车混合动力系统的储能，利用发动机的最佳转速经过发电机把机械能转化为电能储存车。官方数据称油耗和 CO2排放降低 30%以上。

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第一章绪论比亚迪公司致力于研究锂电池叉车，，比亚迪锂电叉车累计销售在 2016 年已经到达万台阶，2017 年计划销售 6000-8000 辆，这一成绩大大加快了叉车等工业车辆锂电的进程此国内从 2016 年开始出现了锂电池向叉车等领域渗入的迹象，目前包括辽宁厚能，合度锂电，山东圣阳锂电，苏州纳新锂电，理士锂电池等都涉足叉车锂电领域。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH242

【参考文献】