【摘要】：燃料電池汽車具有高效能、無污染的優(yōu)點(diǎn),解決了電動(dòng)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(diǎn)。由于燃料電池在啟動(dòng)、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(chǔ)能元件共同構(gòu)成混合動(dòng)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(yàn)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(yùn)行和推廣燃料電池汽車的良好載體。汽車的行駛工況能夠?yàn)槠噮?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(shí)域性和地域性的特征�？紤]到氫燃料電池客車(FCB)和電動(dòng)客車在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相似性,以合肥市電動(dòng)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(dòng)客車行駛工況為基礎(chǔ),對(duì)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(yùn)行數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象,通過數(shù)據(jù)的融合、清洗與分割得到25430個(gè)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(dòng)力系統(tǒng)的開發(fā)。比較了動(dòng)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(yùn)行特點(diǎn)及性能指標(biāo),選取合適的混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型,參考某型純電動(dòng)公交車的基本參數(shù),對(duì)動(dòng)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(tái)的搭建。在Cruise平臺(tái)中完成氫燃料電池公交車整車模型的搭建,并在Matlab平臺(tái)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(tái)的搭建。(4)基于分段仿射模型建立燃料電池客車混雜動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,基于模型預(yù)測(cè)控制在有限的預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)尋找局部最優(yōu)解,并通過滾動(dòng)優(yōu)化完成實(shí)時(shí)優(yōu)化的能量管理,并進(jìn)行仿真測(cè)試和實(shí)車試驗(yàn)。
【圖文】：

圖 1.1 合肥市在營(yíng)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(yùn)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(tái)在驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)力源的汽車可以很好的跟蹤車輛的動(dòng)力性需濟(jì)性的需求，城市短途運(yùn)行的通勤車可以較好的滿足消費(fèi)而，動(dòng)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(yùn)用。1966 年 1 月，美國(guó)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(gè)月的測(cè)的耐久度、面對(duì)極端氣候方面有不錯(cuò)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(dòng)力源的公共汽車。純?nèi)剂想姵仄囘�存在無法回收制動(dòng)能量、瞬時(shí)響應(yīng)能力低等動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)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(dòng)力源的混和動(dòng)力汽車。2003 年輛 CITARO 燃料電池客車士開始在北京示范運(yùn)行。2006 年世用、接近零排放的氫動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(guó)現(xiàn)代汽車公司模量產(chǎn)的氫燃料電池混合動(dòng)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(dòng)力汽車 Mirai。近加拿大 New Flyer、德國(guó)奔馳戴姆勒、日本豐田和日野等都營(yíng)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM911.4;U469.72

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7 劉劍;馮旭

本文編號(hào)：2640462