燃料电池混合动力汽车能量管理策略研究
发布时间：2022-01-06 05:04
面对如今社会存在的严重的环境污染以及能源危机问题,大力推进新能源汽车发展逐渐成为缓解严峻形势的一个有效途径,其中燃料电池汽车更是以其零污染、低耗能、强续航和高安全性成为各国争相大力发展的热门,拥有十分广阔的发展前景。多种能量源供电的燃料电池汽车可以有效改善纯燃料电池动态响应慢和无法收集多余能量的特点,采用燃料电池+蓄电池（FC+B）共同提供能量的混合模式,提出合理的能量管理策略来充分利用燃料电池和蓄电池提供的能量,使燃料电池作为主能量源有一个稳定的能量提供,同时蓄电池作为辅助能量源,在一定的SOC（State of Charge,荷电状态）范围内提供电能,并可以回收多余的能量。在此目标基础上提出了改进的模糊逻辑控制的能量管理策略,但是模糊逻辑的设计取决于专家经验,有一定的误差和局限性,对此本文提出改进的多目标布谷鸟算法（Improved Multi-objective Cuckoo Search,IMOCS）对能量管理策略进行了优化,该算法针对标准的布谷鸟算法收敛速度较慢和缺少活力的缺点进行了一定程度的改进。模糊逻辑控制的能量管理策略以负载所需功率Pload和蓄电池SOC为输入,分别从...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年世界原油消耗量比例图
У模???梢曰航饣肪澄廴炯澳茉?紧张的问题。1.2燃料电池混合动力汽车结构燃料电池汽车（FCV）的动力来源于燃料电池提供的电力，与传统内燃机车比较，构造和动力传输等均有不同，燃料电池汽车的蓄电池、电池反应堆、DC/DC转换器和电动机等部分取代了传统内燃机汽车中的发动机-变速器的结构[13,14]，这都是根据燃料电池自身的特点而做出的改进。而与纯电动汽车的差异则是在于燃料电池汽车除了燃料电池作为主能量源之外还有一个辅助能量源，二者共同为车辆提供所需能量，因此动力系统也正是燃料电池汽车的关键构成部分。图1-2燃料电池混合动力汽车结构图
?宦畚?3如图1-2的燃料电池汽车系统结构图显示，燃料电池汽车的动力系统通常由燃料电池、蓄电池、电动机和能量管理系统组成[15]。燃料电池和蓄电池所产生的电能经过DC/DC转换器、DC/AC逆变器等设备,驱动电动机从而把电能转化为机械能,供给汽车所需的动力。燃料电池汽车混合动力系统一般包括燃料电池+蓄电池、燃料电池+超级电容器和燃料电池+蓄电池+超级电容器三种构造模式的混合动力系统。（1）燃料电池+蓄电池燃料电池+蓄电池混合动力系统是由燃料电池提供核心能量，蓄电池作为辅助能量源的一种动力系统，其构造图如图1-3所示：图1-3燃料电池+蓄电池动力系统虽然作为核心动力源的燃料电池有环境污染孝高能量密度、高效率以及噪声低等优点[16]，但是纯燃料电池汽车的缺点也不容忽视，纯燃料电池动态响应慢，储存困难且稳定性差，显而具有一定的安全问题，所以发展出了不同模式的混合动力系统。本文采用的就是这种燃料电池+蓄电池模式的混合动力系统，由蓄电池来弥补燃料电池响应慢且不能回收多余能量的缺点，在汽车启动瞬间，燃料电池动态响应慢，不能及时提供汽车所需动力，这时蓄电池可以瞬时提供能量，保证车辆正常运行，待燃料电池开始运行以后再和蓄电池配合供能。当汽车制动时，燃料电池无法回收多余的能量，这时蓄电池由放电变更为充电模式，储存多余的能量，减少电能的浪费[17]。由此看来，在这种运行模式下，蓄电池的SOC是运行过程中需要重点关注的参数之一，SOC的水平会显著影响汽车的运行性能。（2）燃料电池+超级电容器超级电容器是一种同时具有电容器快速充放电的性能和电池储存能量性能的新式储能装置，其相比与蓄电池，功率密度更高、多次使用时间延长、运行温度跨度更宽，对过充过放电的承受能力增强，同时也具有绿色环保
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车的发展现状与未来趋势分析[J]. 颜乐平,成姿,周常飞,李琰. 电工技术. 2019(22)
[2]燃料电池观光汽车动力系统参数的匹配与优化[J]. 姜康,郭硕,吴钱昊. 科学技术与工程. 2019(32)
[3]遗传算法优化模糊控制的纯电动汽车制动力分配控制策略[J]. 王浩,施卫,蒋龙,俞美鑫. 电子制作. 2019(21)
[4]基本直流/直流变换器及直流分布式电源系统拓扑分析[J]. 罗全明,黄健,何青青,周雒维. 中国电机工程学报. 2019(S1)
[5]我国燃料电池汽车加氢站发展现状分析及对策建议[J]. 赵俊玮,陈轶嵩,方海峰,刘永涛,韩天园,徐鑫. 汽车工程学报. 2019(03)
[6]氢能与燃料电池发展现状及展望[J]. 邵志刚,衣宝廉. 中国科学院院刊. 2019(04)
[7]质子交换膜燃料电池Pt基催化剂研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋,乔佳. 电源技术. 2019(04)
[8]基于随机扰动的自适应布谷鸟算法[J]. 叶亚荣,贺兴时,张超. 计算机技术与发展. 2019(05)
[9]超级电容器在电动汽车领域的应用[J]. 周权. 电子技术与软件工程. 2019(04)
[10]应用于电动汽车复合储能系统的升压型直流变换器控制策略[J]. 聂金泉,吴华伟,邝勇,童晓辉,任晔路. 储能科学与技术. 2019(02)
硕士论文
[1]电-电混合燃料电池汽车动力系统设计及能量管理研究[D]. 王骞.华中科技大学 2019
[2]空冷燃料电池/锂电池混合动力系统设计[D]. 刘涛.西南交通大学 2017
[3]车载燃料电池混合动力系统设计与能量管理[D]. 曹楠.西南交通大学 2017
[4]燃料电池汽车DC-DC变换器拓扑结构的研究[D]. 刘劼勋.清华大学 2016
[5]车载制氢式燃料电池电动汽车混合动力系统设计与研究[D]. 郭宝圣.浙江大学 2015
本文编号：3571789
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年世界原油消耗量比例图
У模???梢曰航饣肪澄廴炯澳茉?紧张的问题。1.2燃料电池混合动力汽车结构燃料电池汽车（FCV）的动力来源于燃料电池提供的电力，与传统内燃机车比较，构造和动力传输等均有不同，燃料电池汽车的蓄电池、电池反应堆、DC/DC转换器和电动机等部分取代了传统内燃机汽车中的发动机-变速器的结构[13,14]，这都是根据燃料电池自身的特点而做出的改进。而与纯电动汽车的差异则是在于燃料电池汽车除了燃料电池作为主能量源之外还有一个辅助能量源，二者共同为车辆提供所需能量，因此动力系统也正是燃料电池汽车的关键构成部分。图1-2燃料电池混合动力汽车结构图
?宦畚?3如图1-2的燃料电池汽车系统结构图显示，燃料电池汽车的动力系统通常由燃料电池、蓄电池、电动机和能量管理系统组成[15]。燃料电池和蓄电池所产生的电能经过DC/DC转换器、DC/AC逆变器等设备,驱动电动机从而把电能转化为机械能,供给汽车所需的动力。燃料电池汽车混合动力系统一般包括燃料电池+蓄电池、燃料电池+超级电容器和燃料电池+蓄电池+超级电容器三种构造模式的混合动力系统。（1）燃料电池+蓄电池燃料电池+蓄电池混合动力系统是由燃料电池提供核心能量，蓄电池作为辅助能量源的一种动力系统，其构造图如图1-3所示：图1-3燃料电池+蓄电池动力系统虽然作为核心动力源的燃料电池有环境污染孝高能量密度、高效率以及噪声低等优点[16]，但是纯燃料电池汽车的缺点也不容忽视，纯燃料电池动态响应慢，储存困难且稳定性差，显而具有一定的安全问题，所以发展出了不同模式的混合动力系统。本文采用的就是这种燃料电池+蓄电池模式的混合动力系统，由蓄电池来弥补燃料电池响应慢且不能回收多余能量的缺点，在汽车启动瞬间，燃料电池动态响应慢，不能及时提供汽车所需动力，这时蓄电池可以瞬时提供能量，保证车辆正常运行，待燃料电池开始运行以后再和蓄电池配合供能。当汽车制动时，燃料电池无法回收多余的能量，这时蓄电池由放电变更为充电模式，储存多余的能量，减少电能的浪费[17]。由此看来，在这种运行模式下，蓄电池的SOC是运行过程中需要重点关注的参数之一，SOC的水平会显著影响汽车的运行性能。（2）燃料电池+超级电容器超级电容器是一种同时具有电容器快速充放电的性能和电池储存能量性能的新式储能装置，其相比与蓄电池，功率密度更高、多次使用时间延长、运行温度跨度更宽，对过充过放电的承受能力增强，同时也具有绿色环保
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车的发展现状与未来趋势分析[J]. 颜乐平,成姿,周常飞,李琰. 电工技术. 2019(22)
[2]燃料电池观光汽车动力系统参数的匹配与优化[J]. 姜康,郭硕,吴钱昊. 科学技术与工程. 2019(32)
[3]遗传算法优化模糊控制的纯电动汽车制动力分配控制策略[J]. 王浩,施卫,蒋龙,俞美鑫. 电子制作. 2019(21)
[4]基本直流/直流变换器及直流分布式电源系统拓扑分析[J]. 罗全明,黄健,何青青,周雒维. 中国电机工程学报. 2019(S1)
[5]我国燃料电池汽车加氢站发展现状分析及对策建议[J]. 赵俊玮,陈轶嵩,方海峰,刘永涛,韩天园,徐鑫. 汽车工程学报. 2019(03)
[6]氢能与燃料电池发展现状及展望[J]. 邵志刚,衣宝廉. 中国科学院院刊. 2019(04)
[7]质子交换膜燃料电池Pt基催化剂研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋,乔佳. 电源技术. 2019(04)
[8]基于随机扰动的自适应布谷鸟算法[J]. 叶亚荣,贺兴时,张超. 计算机技术与发展. 2019(05)
[9]超级电容器在电动汽车领域的应用[J]. 周权. 电子技术与软件工程. 2019(04)
[10]应用于电动汽车复合储能系统的升压型直流变换器控制策略[J]. 聂金泉,吴华伟,邝勇,童晓辉,任晔路. 储能科学与技术. 2019(02)
硕士论文
[1]电-电混合燃料电池汽车动力系统设计及能量管理研究[D]. 王骞.华中科技大学 2019
[2]空冷燃料电池/锂电池混合动力系统设计[D]. 刘涛.西南交通大学 2017
[3]车载燃料电池混合动力系统设计与能量管理[D]. 曹楠.西南交通大学 2017
[4]燃料电池汽车DC-DC变换器拓扑结构的研究[D]. 刘劼勋.清华大学 2016
[5]车载制氢式燃料电池电动汽车混合动力系统设计与研究[D]. 郭宝圣.浙江大学 2015
本文编号：3571789
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