电—电混合燃料电池汽车动力系统设计与优化研究

【摘要】：随着汽车工业的迅猛发展和汽车保有量的飞速增长，全球石油资源递减和环境污染等问题却日益突出。世界各国政府开始投入大量的人力、物力、财力竞相研制和开发旨在以节能、环保为终极目标的混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车。电动汽车作为一种节能、无污染的理想“零排放”汽车，理所当然地受到了广泛的关注与重视，并在今后汽车工业的发展中占有越来越重要的地位。 燃料电池电动汽车（FCEV）由燃料电池提供动力源，主要是以氢燃料类型为主，其具有无污染、零排放、氢能资源丰富，制取方法很多，可获取性大等优势。以质子交换膜燃料电池为主，其燃料转换效率相比传统内燃机高达60%～70%，代表了新能源汽车的发展方向，我国863计划当中，明确将燃料电池汽车发展放在了我国的电动汽车发展的首位。本文先介绍了几种不同驱动模式的燃料电池动力系统结构，主要针对料电池与蓄电池混合驱动型汽车，以某1500kg轻型客车为例，对其动力系统几大关键部件进行设计与选型匹配。将主要动力源确定为质子交换膜燃料电池，辅助蓄电池选择Li离子电池，选取交流感应电机作为驱动部分执行机构。接着对驱动电机的功率、扭矩、转速进行参数设计，确定了燃料电池的输出功率和蓄电池的输出功率和容量。 接着对燃料电池混合动力汽车各个部件：包括车身、车轮、传动系统及驱动电机、燃料电池与蓄电池在ADVISOR软件基础上建模，并制定了功率跟随控制策略来实现燃料电池与蓄电池在不同工作模式下功率分配，并阐述了不同模式切换的条件算法。将设计好的燃料电池混合动力客车动力系统参数及控制策略在ADVISOR中修改完成后选择UDDS循环工况，进行仿真试验，得到了整车动力性和经济性结果。 最后，通过遗传算法优选控制策略中的四个参数：蓄电池最低期望值和最高期望值取值；燃料电池最小工作功率系数和燃料电池最大工作功率系数。经过遗传迭代以后得到优化后的参数，仿真以后得到新的燃料消耗量的值，对比原车设计参数中仿真所得的燃料消耗量值，整车的燃料经济性在动力性变化不大的同时有所提高。 【关键词】：燃料电池混合动力汽车 动力系统 ADVISOR 仿真 遗传算法
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.722
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外燃料电池汽车研究现状和前景分析9-12
• 1.2.1 国外研究现状分析9-11
• 1.2.2 国内燃料电池车研发现状及发展规划11-12
• 1.3 论文工作内容及研究意义12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 燃料电池汽车技术的简介14-22
• 2.1 燃料电池基本原理14-15
• 2.2 燃料电池的优缺点及分类15-16
• 2.3 燃料电池汽车关键技术16-17
• 2.4 燃料电池车基本结构17-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 燃料电池汽车关键部件设计选型匹配22-37
• 3.1 客车实例的燃料电池汽车整车参数22
• 3.2 驱动电机选型及参数设计22-26
• 3.3 主要动力源（燃料电池系统）的选型与参数设计26-30
• 3.4 燃料电池汽车 DC/DC 变换器的关键技术30-32
• 3.5 动力电池系统选型及其参数设计32-36
• 3.5.1 蓄电池的选型32-34
• 3.5.2 本文客车峰值电源的功率和能量容量设计34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 客车实例建模仿真与能量管理策略与优化37-67
• 4.1 客车实例的燃料电池车仿真模型建立37-48
• 4.1.1 燃料电池汽车仿真软件37-38
• 4.1.2 燃料电池混合动力汽车部件建模38-48
• 4.2 燃料电池混合动力汽车能量管理策略的建立48-53
• 4.2.1 整车控制策略的建立48-49
• 4.2.2 功率跟随模式控制策略的切换与算法49-53
• 4.3 整车系统建模及仿真结果分析53-62
• 4.3.1 整车系统参数输入和工况选择53-56
• 4.3.2 仿真结果输出及分析56-62
• 4.4 基于遗传算法的动力系统控制策略参数优化62-66
• 4.4.1 遗传算法的描述62-63
• 4.4.2 基于遗传算法的优化及目标函数63-64
• 4.4.3 优化结果分析64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 全文总结与展望67-69
• 5.1 总结67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 在校期间发表的论文及取得的科研成果73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

电动汽车燃料电池系统现状研究与分析    田春芝

中国的燃料电池技术    黄振中

燃料电池测试技术的研究    吴龙晖,张玉清

二十一世纪发电技术——燃料电池    张惠芳

燃料电池——并不十分遥远的环保型电化学发动机    陆天虹,邢巍

空间用燃料电池向民用转移    熊延龄;

燃料电池有望替代石油、煤炭    

燃料电池汽车的发展动向    郭志东

戴克司令官牌混合动力车    李村;

通用Hydro Genl燃料电池轿车    陈敏;

大型乙烯裂解炉与固体氧化物燃料电池的联合    何琨;吴德荣;马紫峰;

固体氧化物燃料电池制备方法评述    韩敏芳;彭苏萍;王立刚;

燃料电池用石墨材料    朱文菊;

一种直接硼氢化钾燃料电池    董华;冯瑞香;艾新平;杨汉西;

燃料电池技术研究进展及产业化    李永振;

燃料电池金属双极板现况与未来发展    李碩仁;邱弘興;

高能金属铝燃料电池的研究    唐有根;卢凌彬;黄伯云;

低温固体氧化物燃料电池    夏长荣;

电动飞机技术进展    赵长辉;陈立玮;

PEM燃料电池空气供给系统氧匮乏的模型预测控制    于树友;陈虹;张东波;郭洪艳;

燃料电池-未来的燃料    

上汽自主新能源车亮相    周征

21世纪的能源燃料电池    郑惠荣

燃料电池研发应立足四个重点    刘四旦

王诚：为燃料电池做“保湿”    本报记者　房琳琳

燃料电池：21世纪的能源主流    本报记者 宋剑峰

日本燃料电池市场将急剧扩大    陈锐

燃料电池与汽车行业的革命    

NEC工程师 为你解读燃料电池    

奥运公交将难见燃料电池身影    本报记者 吴凡

直接硼氢化物燃料电池铜阳极电化学性能研究    段东红

直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究    王广进

直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究    王广进

中温固体氧化物燃料电池的研制与电极过程的研究    阎景旺

多元金属纳米结构燃料电池催化剂的设计与制备    崔春华

质子交换膜燃料电池动态响应研究    华周发

低温燃料电池用纳米催化剂新型制备技术的研究    田植群

WC增强燃料电池贵金属催化剂催化性能的研究    聂明

质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究    侯中军

高温碳质化合物聚合物膜燃料电池及电场辅助制备膜电极的研究    王志涛

熔融碳酸盐燃料电池分布式发电的鲁棒H_∞控制    王志丰

燃料电池碱性阴离子交换膜的制备与表征    李明

小型氢空燃料电池结构及操作条件优化的研究    孟艺飞

电催化氧化溶液硫化物的基础研究    劳国洪

基于光伏发电微源的微网动态特性研究    赵巧云

燃料电池内阻测试用交流变频信号源研究与设计    张巍

燃料电池用化学交联聚乙烯醇基碱性复合膜的制备与性能研究    傅婧

质子交换膜燃料电池冷却流道的设计与模拟    傅立运

固体氧化物燃料电池的传热传质数值模拟    黄镜欢

添加剂对硼氢化钠电化学行为的影响    岳增芳