燃料电池客车动力系统的改进研究

发布时间：2017-12-02 23:21

  本文关键词：燃料电池客车动力系统的改进研究

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【摘要】：全球汽车产业一直在寻求更加高效、清洁的车用能源技术。燃料电池汽车技术无疑是非常理想的技术路线之一。因其高效、零排放、节能等优势,被普遍认为是未来新能源汽车的发展方向和研发领域的重点之一。近年来,随着国家出台一系列鼓励新能源发展的政策,国内新能源汽车呈现爆炸式的增长,同时除燃料电池外,补贴标准实行退坡政策。这一系列举措促使燃料电池技术越来越受到重视,各大科研机构和汽车厂商对于燃料电池进行了大量研究。燃料电池的性能不断提高,成本进一步降低,使得燃料电池商品车距离人们的生活越来越近。国内研究大多聚焦理论方法,针对面向市场的燃料电池汽车研究的资料较少。本文以面向市场研发的12米纯燃料电池公交客车为研究对象,针对此车型存在的动力性能差、成本较高、无法回收制动能量等问题,进行以下研究:第一、对燃料电池汽车动力系统的驱动模式进行比较分析。1、纯燃料电池模式:具有整备质量轻、结构简单、控制容易等优点。同时存在燃料电池功率大、成本高、不具备能量回收功能、动态响应慢、可靠性差、冷启动时间长等问题。2、燃料电池与动力电池混合驱动模式:可以有效覆盖功率需求的波动,延长燃料电池寿命。并且动力电池响应迅速、可以回收制动能量。但结构稍复杂。3、燃料电池与超级电容混合驱动模式:电容充放电效率高,循环寿命长,比功率高,可以提供瞬时大功率。缺点也很突出,比能量远低于动力电池。4、燃料电池、超级电容、动力电池混合驱动模式:兼具动力电池和电容的优点,但控制与结构复杂。结合动力系统改进目标及方案可行性的基础上,选择燃料电池与动力电池联合驱动的构型方案。第二、根据整车性能目标,确定动力系统的主要参数。参数包括:电机最高转速、电机额定功率、电机峰值功率、电机峰值扭矩、燃料电池额定功率、动力电池功率及能量。满足性能目标的前提下结合国内各总成的性能水平,完成了总成选择。第三、分析比较主流控制策略,确定本车采用功率跟随的控制模式,并对整车在驱动工况和制动工况下的控制策略进行了详细说明。选择工作模式和分配功率是混合动力系统控制策略的核心问题。本车控制策略的制定包括两个方面:第一、设定不同工作模式的开启条件;第二、确定不同工作模式下能量的分配原则。近年来,一些智能算法(例如自适应控制、模糊控制)不断应用于电动车的控制策略当中,但由于过于复杂而难以在实际车辆上广泛应用第四、基于Cruise软件搭建整车模型,通过仿真对车辆的动力性能、经济性能进行验证。并且进行了整车试制和试验,进一步验证本次研究的合理性。通过改进动力系统的驱动模式,实现了设计初期设定的动力性和经济性指标。随着新能源汽车市场规模的形成,用户的需求从最初的功能需求向更高性能需求转化,这对燃料电池客车的设计提出了更高的要求。本研究不仅通过改进动力系统实现了提高燃料电池客车整车动力性能及经济性能的目标,并且建立了整车的仿真模型,为今后的设计工作提供了有力的支撑。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.722

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