叉车用燃料电池混合动力系统能量管理策略研究
发布时间：2021-11-26 13:56
质子交换膜电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）是一种以氢气为燃料的新型发电设备。它不受卡诺循环的限制,能够在较宽的电压范围内运行,并且副产物只有水,因此具有替代化石能源的潜力。但受到膜电极材料的发展水平限制,面对叉车复杂多变的功率需求时会出现难以跟随强变载和无法回收制动能量的问题,因此在实际运行中常常与储能元件组合构成混合动力系统。本文首先基于现有叉车的技术指标,对混合动力系统的进行了选型设计。由于叉车工况多变,因此本文设计了一种基于极限工况的测试方法,获得了叉车的循环工况;研究四种基本的混合动力系统的拓扑结构各自的优劣性;研究对比了四种能量管理策略的控制原理和适用性后,设计了基于状态的能量管理策略（Energy Management Strategy,EMS）的控制方案,通过划分锂电池的荷电状态（State of Charge,SOC）与负载需求功率区间实现对燃料电池的输出功率控制;同时以优化区间划分合理性为目标,设计了模糊逻辑EMS,并利用Mamdani和Sugeno两种方法进行去模糊化得到两种燃料电池输出功率控制方式。然后,针对...
【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】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 燃料电池混合动力系统的应用领域
1.2.2 燃料电池和锂电池的寿命
1.2.3 混合动力系统的控制策略
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
第2章 混合动力系统的能量管理策略研究
2.1 叉车工况测试与数据计算
2.2 混合动力系统的拓扑结构选型
2.3 混合动力系统的能量管理策略
2.3.1 电池SOC区间的确定
2.3.2 基于状态的控制策略
2.3.3 模糊逻辑控制策略
2.4 本章小结
第3章 燃料电池混合动力系统的仿真实验
3.1 混合动力系统的评价函数
3.1.1 燃料电池的剩余寿命函数
3.1.2 电堆的氢耗量函数
3.1.3 锂电池剩余寿命函数
3.1.4 系统的剩余价值函数
3.2 混合动力系统的建模
3.2.1 评价函数的模型建立
3.2.2 燃料电池的模型
3.2.3 锂电池的模型
3.2.4 DC-DC模型的建立
3.3 混合动力系统的仿真实验
3.4 本章小结
第4章 混合动力系统测试平台设计与模拟实验
4.1 混合动力实验平台的设备选型与参数设计
4.1.1 水冷PEMFC的选型与参数设计
4.1.2 供氢系统的参数设计
4.1.3 电池组选型与参数设计
4.1.4 EMS控制器的硬件选型
4.2 EMS控制器的软件设计
4.2.1 通讯与接口系统
4.2.2 总体软件流程
4.2.3 总线通讯流程
4.2.4 开机故障自检流程
4.2.5 能量管理策略算法流程
4.3 混合动力系统测试平台运行实验
4.3.1 能量管理器的测试实验
4.3.2 基于状态的EMS硬件算法改进
4.3.3 混合动力系统模拟工况实验
4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]资源共享模式下的整车物流路径优化[J]. 姜彦宁,徐奇,任晗,靳志宏. 公路交通科技. 2017(06)
[2]动力锂电池剩余寿命评价方法及系统的研究[J]. 李学哲,李孝平,冯海美,刘军明. 电源技术. 2017(04)
[3]叉车后市场方兴未艾前景看好[J]. 赵皎云. 物流技术与应用. 2017(03)
[4]清洁能源与电动汽车充电站协调投资的低碳效益分析[J]. 卢志刚,姜春光,李学平,赵号,王荟敬. 电工技术学报. 2016(19)
[5]动力锂电池的寿命研究综述[J]. 李广地,吕浩华,袁军,李波. 电源技术. 2016(06)
[6]能源结构转型的目标与路径:美国、德国的比较及启示[J]. 金乐琴. 经济问题探索. 2016(02)
[7]中国能源革命与低碳发展的战略选择[J]. 何建坤. 武汉大学学报(哲学社会科学版). 2015(01)
[8]燃料电池轿车能量源混合度仿真优化[J]. 赵治国,张赛. 汽车工程. 2014(02)
[9]燃料电池/锂电池混合动力控制系统设计[J]. 田维民,陈维荣,彭飞,彭赟,张异. 电源技术. 2013(08)
[10]并联式混合动力汽车混合度对整车成本的影响[J]. 曾小华,张旭鲜,王伟华,王庆年. 农业机械学报. 2008(01)
博士论文
[1]考虑电池衰减特性的插电式混合动力系统能量管理策略研究[D]. 刘晓红.北京理工大学 2014
[2]动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D]. 时玮.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]锂离子电池健康智能评估方法研究[D]. 李川江.南京航空航天大学 2015
[2]DC-DC开关变换器建模方法的研究与仿真分析[D]. 侯文晶.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于支持向量机的锂离子电池寿命预测方法研究[D]. 解冰.华中科技大学 2012
[4]燃料电池混合动力汽车能量控制策略的研究[D]. 吕宁.大连海事大学 2010
本文编号：3520286
【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】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 燃料电池混合动力系统的应用领域
1.2.2 燃料电池和锂电池的寿命
1.2.3 混合动力系统的控制策略
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
第2章 混合动力系统的能量管理策略研究
2.1 叉车工况测试与数据计算
2.2 混合动力系统的拓扑结构选型
2.3 混合动力系统的能量管理策略
2.3.1 电池SOC区间的确定
2.3.2 基于状态的控制策略
2.3.3 模糊逻辑控制策略
2.4 本章小结
第3章 燃料电池混合动力系统的仿真实验
3.1 混合动力系统的评价函数
3.1.1 燃料电池的剩余寿命函数
3.1.2 电堆的氢耗量函数
3.1.3 锂电池剩余寿命函数
3.1.4 系统的剩余价值函数
3.2 混合动力系统的建模
3.2.1 评价函数的模型建立
3.2.2 燃料电池的模型
3.2.3 锂电池的模型
3.2.4 DC-DC模型的建立
3.3 混合动力系统的仿真实验
3.4 本章小结
第4章 混合动力系统测试平台设计与模拟实验
4.1 混合动力实验平台的设备选型与参数设计
4.1.1 水冷PEMFC的选型与参数设计
4.1.2 供氢系统的参数设计
4.1.3 电池组选型与参数设计
4.1.4 EMS控制器的硬件选型
4.2 EMS控制器的软件设计
4.2.1 通讯与接口系统
4.2.2 总体软件流程
4.2.3 总线通讯流程
4.2.4 开机故障自检流程
4.2.5 能量管理策略算法流程
4.3 混合动力系统测试平台运行实验
4.3.1 能量管理器的测试实验
4.3.2 基于状态的EMS硬件算法改进
4.3.3 混合动力系统模拟工况实验
4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]资源共享模式下的整车物流路径优化[J]. 姜彦宁,徐奇,任晗,靳志宏. 公路交通科技. 2017(06)
[2]动力锂电池剩余寿命评价方法及系统的研究[J]. 李学哲,李孝平,冯海美,刘军明. 电源技术. 2017(04)
[3]叉车后市场方兴未艾前景看好[J]. 赵皎云. 物流技术与应用. 2017(03)
[4]清洁能源与电动汽车充电站协调投资的低碳效益分析[J]. 卢志刚,姜春光,李学平,赵号,王荟敬. 电工技术学报. 2016(19)
[5]动力锂电池的寿命研究综述[J]. 李广地,吕浩华,袁军,李波. 电源技术. 2016(06)
[6]能源结构转型的目标与路径:美国、德国的比较及启示[J]. 金乐琴. 经济问题探索. 2016(02)
[7]中国能源革命与低碳发展的战略选择[J]. 何建坤. 武汉大学学报(哲学社会科学版). 2015(01)
[8]燃料电池轿车能量源混合度仿真优化[J]. 赵治国,张赛. 汽车工程. 2014(02)
[9]燃料电池/锂电池混合动力控制系统设计[J]. 田维民,陈维荣,彭飞,彭赟,张异. 电源技术. 2013(08)
[10]并联式混合动力汽车混合度对整车成本的影响[J]. 曾小华,张旭鲜,王伟华,王庆年. 农业机械学报. 2008(01)
博士论文
[1]考虑电池衰减特性的插电式混合动力系统能量管理策略研究[D]. 刘晓红.北京理工大学 2014
[2]动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D]. 时玮.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]锂离子电池健康智能评估方法研究[D]. 李川江.南京航空航天大学 2015
[2]DC-DC开关变换器建模方法的研究与仿真分析[D]. 侯文晶.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于支持向量机的锂离子电池寿命预测方法研究[D]. 解冰.华中科技大学 2012
[4]燃料电池混合动力汽车能量控制策略的研究[D]. 吕宁.大连海事大学 2010
本文编号：3520286
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3520286.html
