燃料电池/蓄电池混合动力叉车电源系统设计

发布时间：2021-06-27 07:18

　　叉车作为现代物流、物料行业的重要搬运工具,在各行各业的物流系统中扮演着重要的角色。目前,市场上流通的叉车主要以内燃叉车、电动叉车为主,但内燃叉车废气污染严重、工作噪音超标,电动叉车续航能力差,维护成本高、工作效率低,这些问题都严重限制了二者的应用范围与再发展能力。因此,在叉车这一重要工程车辆上应用新能源、新技术,对于改善员工工作环境、提高企业生产效率具有重要意义。在众多新能源当中,质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）除了具有燃料电池共有的清洁、高效特点外,还具有工作温度低、响应速度快、使用寿命长等优势,这些突出优点正是现有叉车所缺乏的。因此,利用PEMFC作为叉车动力源是从源头解决内燃叉车与电动叉车现有问题的有效途径。本文首先在对电动叉车运行工况进行分析及实际测试的基础上,选择以空冷自增湿PEMFC为主、铅酸蓄电池为辅构建混合动力系统,并通过对空冷自增湿PEMFC系统结构、自增湿原理及控制方法的分析,建立了包括空气供应系统模型、PEMFC电堆动态机理模型、PEMFC电压动态模型及电堆温度PID控制模型在内的空冷自增湿P... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－６质子交换膜燃料电池单体组成及工作原理示意图??ＰＥＭＦＣ的工作原理可以看成是“电解水”的逆反应

?（ｄ）?７０Ａ时电堆电压／温度曲线??图３－７电堆电压／温度变化曲线??从图３－７可以看出，在指定的电流下，电堆输出电压先随电堆工作温度的变化而??变化，此时最大输出电压对应的工作温度即为电堆的最佳工作温度。对实验数据进行??整理，得到不同电流下电堆的最佳工作温度，结果如表３－１所示。???表３－１不同输出电流下最优工作温度???电堆电流／Ａ?０?５?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０??电堆电压／Ｖ?５５．１８?４５．９１?４４．３７?４２．６８?３９．８９?３８．６８?３７．１１?３５．２１?３２．９０??电堆温度／°Ｃ?１６．４１?１８．５６?２３．０２?３２．０２?４０．５６?５４．０４?６１．３７?６４．１６?６５．４８??结合实验电堆数据手册给出的Ｂａｌｌａｒｄ实验室对电堆最佳工作温度实验结果（数??据表３－２所示），绘制电流－最优温度曲线如图３－８所示。???表３－２数据手册最优工作温度???电堆电流／Ａ?０?７．３?１４．５?２９．０?５１．７?６５．３?７７．０?８７．１??电堆电压／Ｖ?５６．２８?４７．５４?４５．８１?４３．５７?４０．４９?３８．２５?３６．０６?３３．８２??最大温度／。Ｃ?５２?５５?５７?６２?７０?７５?７５?７５??最优温度／°Ｃ?２６?３０?３４?４１?５３?６１?６７?７２??最小温度／°Ｃ?６?１０?１４?２１?３３?４１?４７?６５??由图３－８可知，在电堆整个工作区间，实测电堆最优工作温度在数据手册提供最??大温度与最小温度之间

模式下的燃料电池跟随负载进行动态变化，ＳＴＡＮＤ模式下燃料电池以最小功率恒定??输出，燃料电池的两种工作模式依据负载的功率需求以及蓄电池ＳＯＣ进行转换，切??换示意图如图４－１所示。??Ａ??１??－｜?—??———＂＂ｊ??ＳＴＡＮＤ?丨：：：?；；ｖ＇：：?Ｊ??ＳＯＣ?－????‘―一——————丄』??－??蓄电池?ＨＯＬＤ?ＲＵＮ??ＳＯＣ??ＳＯＣ，。——??????负载功率需求??图４－１?ＰＥＭＦＣ混合动力功率跟随能量管理示意图??当燃料电池工作在ＲＵＮ模式下时，混合动力系统功率平衡方程可如下表示［７３，７４］：??Ｐｒｅｆ＝Ｐｒｅ，－ＰＬ?（４－１）??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]电动自行车用燃料电池混合动力系统设计[D]. 田维民.西南交通大学 2014
[2]空冷自增湿PEMFC电源系统关键技术研究[D]. 彭赟.西南交通大学 2014
[3]燃料电池混合动力机车建模及优化控制[D]. 胡贵华.西南交通大学 2013
[4]燃料电池混合动力机车建模及能量管理策略研究[D]. 王旭峰.西南交通大学 2012
[5]混合动力叉车动力装置参数匹配与能量控制策略研究[D]. 王鑫.山东理工大学 2012
[6]质子交换膜燃料电池热管理的动态建模、控制仿真及故障诊断策略研究[D]. 朱柳.上海交通大学 2012
[7]燃料电池混合动力叉车驱动系统建模与仿真[D]. 查正钢.武汉理工大学 2011
[8]燃料电池混合动力驱动系统能量利用效率优化的研究[D]. 李可.西南交通大学 2011
[9]电动叉车行走电机系统运行效率优化控制研究[D]. 陆建辉.中南大学 2008
[10]并联式混合动力客车混合度的研究[D]. 张旭鲜.吉林大学 2006



本文编号：3252395