【摘要】：燃料電池汽車具有高效能、無污染的優(yōu)點,解決了電動汽車在續(xù)航方面的短板,是當(dāng)前新能源汽車研究的一大熱點。由于燃料電池在啟動、輸出特性、生產(chǎn)及制造成本方面的限制,目前往往與輔助儲能元件共同構(gòu)成混合動力系統(tǒng)。其參數(shù)匹配和能量管理策略是燃料電池車亟待解決的問題之一。氫燃料電池汽車目前仍處于試驗階段,加氫站、維修站等基礎(chǔ)設(shè)施還不夠完善,而城市公交車由于其線路固定、數(shù)量較多,便于集中加氫和維護(hù),是研發(fā)、示范運行和推廣燃料電池汽車的良好載體。汽車的行駛工況能夠為汽車參數(shù)匹配和能量管理策略提供理論的依據(jù),并且具備典型的時域性和地域性的特征�？紤]到氫燃料電池客車(FCB)和電動客車在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)的相似性,以合肥市電動客車的行駛數(shù)據(jù)建立合肥市新能源公交的行駛工況,作為本文FCB參數(shù)匹配和能量管理策略的依據(jù)。本文以自建的電動客車行駛工況為基礎(chǔ),對氫燃料電池客車進(jìn)行參數(shù)匹配和能量管理策略的研究。具體內(nèi)容包括:(1)構(gòu)建合肥市新能源客車的行駛工況。以合肥市4條各具特征的典型路段12輛公交車連續(xù)一周的運行數(shù)據(jù)作為研究對象,通過數(shù)據(jù)的融合、清洗與分割得到25430個短行程片段,基于主成分分析和改進(jìn)K-Means算法將數(shù)據(jù)聚類成4類,基于類中心距選取各簇的代表工況,構(gòu)建了合肥市新能源客車的行駛工況。(2)基于自建工況,設(shè)定FCB的性能指標(biāo),進(jìn)行混合動力系統(tǒng)的開發(fā)。比較了動力系統(tǒng)的配置方案進(jìn)行比較,根據(jù)公交車的整車參數(shù)、運行特點及性能指標(biāo),選取合適的混合動力系統(tǒng)構(gòu)型,參考某型純電動公交車的基本參數(shù),對動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行參數(shù)匹配。(3)基于Cruise和Matlab的燃料電池公交車聯(lián)合仿真平臺的搭建。在Cruise平臺中完成氫燃料電池公交車整車模型的搭建,并在Matlab平臺中建立燃料電池模型及其他關(guān)鍵部件的數(shù)學(xué)模型,通過Cruise與Matlab之間的接口完成聯(lián)合仿真平臺的搭建。(4)基于分段仿射模型建立燃料電池客車混雜動力系統(tǒng)的簡化模型,基于模型預(yù)測控制在有限的預(yù)測時域內(nèi)尋找局部最優(yōu)解,并通過滾動優(yōu)化完成實時優(yōu)化的能量管理,并進(jìn)行仿真測試和實車試驗。
【圖文】：

圖 1.1 合肥市在營公交車的組成情況Fig1.1 Hefei city bus operations composition氫燃料電池公交車還在小規(guī)模的試制試產(chǎn)階段，，示范運行效行駛數(shù)據(jù)，建立相關(guān)的行駛工況。然而由于氫燃料電池車平臺在驅(qū)動系統(tǒng)上具有相似性，其“電-電混合”也是的參數(shù)變化不大，因此本文以電動公交車的行駛數(shù)據(jù)建的行駛工況為基礎(chǔ)，進(jìn)行合肥市氫燃料電池客車的參數(shù)匹究。研究狀況綜述車可以很好的解決環(huán)境污染和能源短缺問題，然而就目前池的單一動力源的汽車可以很好的跟蹤車輛的動力性需濟(jì)性的需求，城市短途運行的通勤車可以較好的滿足消費而，動力電池組的較慢充電速度、冬季鋰電池容量的衰減

電池在汽車上也開始廣泛的運用。1966 年 1 月，美國通用公司劃研發(fā)的氫燃料電池汽車(Electrovan)進(jìn)行了為期 10 個月的測的耐久度、面對極端氣候方面有不錯的表現(xiàn)。1993 年，加拿大司研制了世界第一輛以燃料電池為動力源的公共汽車。純?nèi)剂想姵仄囘�存在無法回收制動能量、瞬時響應(yīng)能力低等動力系統(tǒng)應(yīng)運而生。如圖 1.2，2002 年，F(xiàn)ord 汽車公司推出了燃料電池和鎳氫蓄電池作為動力源的混和動力汽車。2003 年輛 CITARO 燃料電池客車士開始在北京示范運行。2006 年世用、接近零排放的氫動力驅(qū)動寶馬氫能 7 系豪華高性能轎車本田生產(chǎn) FCXClarity 首款氫能源汽車用于租賃業(yè)務(wù)。2013 年生產(chǎn) Tucson FCEV 燃料電池車。2014 年，韓國現(xiàn)代汽車公司模量產(chǎn)的氫燃料電池混合動力汽車 ix35。2014 年，日本豐田力源、續(xù)航高達(dá) 500 公里的燃料電池混合動力汽車 Mirai。近加拿大 New Flyer、德國奔馳戴姆勒、日本豐田和日野等都營。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM911.4;U469.72

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本文編號：2640462