电动车用燃料电池混合动力系统研究

发布时间：2021-03-28 01:34

　　能源危机和环境污染是当前人类发展必须要面对的两大问题。这两大问题迫使传统汽车的能源系统向着更加清洁高效的方向发展,质子交换膜燃料电池（PEMFC:Proton Exchange Membrane Fuel Cell）混合动力系统是一种新型的且具有较好应用前景的车用能源系统。本文以PEMFC+锂电池的电电混合电动车作为研究对象,首先,系统分析了PEMFC的系统组成和工作原理,在对PEMFC建模的基础上,对其性能的影响因素进行仿真分析,并对整车进行了参数优化和匹配;在此基础上,使用基于规则（Rule-Based）和等效燃油消耗最小（ECMS:Equivalent Consumption Minimization Strategy）两种控制策略,实现对电电混合动力系统功率分配的优化控制,从而达到保护PEMFC和锂电池,提高整车效率的目的;最后,分析了电电混合动力系统的几种拓扑结构及能量流动情况,并对分析结果进行实验验证。首先,本文以PEMFC作为研究对象,系统分析了其电堆结构和附属设备,根据其工作原理,搭建仿真模型,并着重研究了空气进气量和电堆输出电流对PEMFC性能的影响。其次,本文设计了... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与选题意义
        1.1.1 燃料电池电动车的研究背景
        1.1.2 燃料电池汽车发展概述
        1.1.3 课题的提出
    1.2 与本课题相关的国内外研究现状
        1.2.1 燃料电池汽车国内外研究现状
        1.2.2 燃料电池电动车能量管理国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
第2章 质子交换膜燃料电池建模及仿真
    2.1 燃料电池概述
    2.2 燃料电池附属设备建模
        2.2.1 进气系统模型
        2.2.2 歧管模型
        2.2.3 空气进气冷却模型
        2.2.4 加湿模型
    2.3 燃料电池电堆建模
        2.3.1 电堆电压模型
        2.3.2 燃料电池阴极模型
        2.3.3 燃料电池阳极模型
        2.3.4 燃料电池质子交换膜水模型
    2.4 仿真结果及分析
        2.4.1 加湿器和氢气进气控制模型
        2.4.2 仿真模型参数设定
        2.4.3 仿真结果及分析
    2.5 本章小结
第3章 混合动力系统结构设计及数学建模
    3.1 燃料电池混合电动车动力系统结构设计
    3.2 系统数学建模
        3.2.1 整车参数设计
        3.2.2 燃料电池简化模型
        3.2.3 锂离子电池模型
        3.2.4 DC/DC变换器模型
    3.3 本章小结
第4章 Rule-Based与ECMS在混合动力系统的应用
    4.1 总功率需求计算
    4.2 Rule-Based控制模型搭建
    4.3 ECMS控制模型搭建
        4.3.1 ECMS算法介绍
        4.3.2 等效系数确定
        4.3.3 ECMS算法在氢燃料电池上的使用
    4.4 仿真结果对比分析
    4.5 本章小结
第5章 DC/DC变换器测试及混合动力系统能量管理实验
    5.1 DC/DC变换器测试实验
        5.1.1 降压电流模式开环响应时间测试
        5.1.2 升压电流模式响应时间测试
        5.1.3 降压电压模式响应时间测试
    5.2 DC/DC变换器电流FF+FB跟踪控制器设计
        5.2.1 DC/DC变换器电流开环系统辨识
        5.2.2 电流反馈跟踪控制器设计
    5.3 电流跟踪控制实验结果
        5.3.1 降压电流模式闭环响应时间测试
        5.3.2 升压电流模式闭环响应时间测试
        5.3.3 降压电压模式闭环响应时间测试
    5.4 五种情形下的拓扑控制结构分析
        5.4.1 情景分析
        5.4.2 实验结果及分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢



本文编号：3104628