隨著傳統(tǒng)石化燃料供應的制約和環(huán)境保護壓力的升級,新能源汽車應運而生。不同于純電動汽車使用單一動力電池作為能源供應,燃料電池汽車一般采用燃料電池和動力電池混合供能的方式。由于燃料電池在儲能質量密度和能源轉化效率方面的優(yōu)勢,燃料汽車因此具備動力系統(tǒng)質量輕和高效能的優(yōu)點。我國燃料電池汽車研發(fā)還處于起步階段,本文主要對燃料電池汽車混合動力系統(tǒng)的配置優(yōu)化、建模仿真、能量管理策略和控制器設計展開研究。首先,提出一種以燃料電池混合動力系統(tǒng)成本和重量為優(yōu)化目標,以滿足燃料電池汽車的性能為約束條件的配置優(yōu)化方法。采用了多目標粒子群優(yōu)化算法對等效優(yōu)化命題進行求解,得到了目標函數Pareto前沿。其次,從系統(tǒng)的頂層模型架構出發(fā),依次建立了燃料電池機理模型,動力電池等效電路模型和DC/DC變換器擬合效率模型。再次,設計了基于改進隨機動態(tài)規(guī)劃的能量管理策略,并在ADVISOR仿真平臺下和基于確定規(guī)則的能量管理策略進行對比,結果顯示隨機動態(tài)規(guī)劃策略能夠提高燃料電池發(fā)電效率和延長燃料電池汽車續(xù)駛里程。然后,研發(fā)了基于汽車級微處理器S32K144的系統(tǒng)控制器和搭建了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)平臺和電-電混合動力系統(tǒng)平臺,并進行... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２上汽集團ＭＡＸＵＳ氫燃料電池輕型客車?圖１．３宇通ＺＫ６１２５ＦＣＥＶＧ５燃料電池客車??

，所以不能進??行能量制動回收。??動力電池或超級電容相比于燃料電池具有較好的功率密度，但是能量密度比燃料電池??高。因此，將燃料電池與動力電池或超級電容構成混合動力系統(tǒng)能有效減少燃料電池的動??態(tài)負荷，延長燃料電池壽命并提高燃料電池汽車的燃料經濟性。??根據選用的混合能源裝置的不同，燃料電池混合動力系統(tǒng)的構型主要有三種，分別是??“燃料電池＋動力電池”、“燃料電池＋超級電容”和“燃料電池＋動力電池＋超級電容”。本??文研究的構型是“燃料電池＋動力電池”，此類構型的動力系統(tǒng)一般有如圖２．１所示的四種??拓撲結構［９］。??ｌ＾ｉａｌ—卜防倒麵：—￥—ＫＢｉｒｌ?｜燃篇池｜—ｈ防倒麵：—ｙ—ｉｇｎｍ??動力電池Ｉ?雙４？［?＾＞３電池…??ａ）?ｂ）??＾￣￣￣￣—?＾叫—ｙ￣ｆｎ？??ｉ動力電池Ｉ?雙｜，，丨動力電池－??ｃ）?ｄ）??圖２．１燃料電池混合動力系統(tǒng)結構??以上四種拓撲結構的主要區(qū)別在于兩種動力源有無ＤＣ／ＤＣ變換器，考慮到燃料電池??只能放電，如果電流反向會對燃料電池造成損傷，所以與燃料電池相連的是單向ＤＣ／ＤＣ??變換器。與動力電池相連的ＤＣ／ＤＣ變換器是雙向的，用于控制其充放電過程。??８??

．１３％?２１０＾?８５．８／？爐—??表２．５儲氫罐參數??＿?雄體罐體容ｆ?ｆｉｌｍ壓強?儲１１量?成本??４８／ｔｇ?４０１?側ｐａ?１．０６８知?Ｓ００ＲＭＢ??在ＭａＵａｂ下編寫程序實現目標函數計算，約束條件判斷和基于自適應檔案網絡的多??目標粒子群優(yōu)化算法。設置粒子群算法中的慣量因子《為０．７，加速因子Ｃ，、￣為２，種??群個體數為２００，迭代次數為５０，運行粒子群優(yōu)化算法求解多目標優(yōu)化函數的Ｐａｒｅｔｏ解，??得到目標函數的Ｐａｒｅｔｏ前沿如圖２．２所示。部分檔案中的非支配解見表２．６。??２０００?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??１８００?－?、??ａ，１６００?＇?＃?？??１４００?＊?－??參??１２００?－?＃?？??？?？??１０００??＇?１?１?１?１?１???２．１５?２．２?２．２５?２．３?２．３５?２．４?２．４５?２．５??成本／ＲＭＢ?ｘ１〇５??圖２．２成本函數和質景函數Ｐａｒｅｔｏ前沿??表２．６基于自適應檔案網絡的多目標粒子群優(yōu)化箄法結果（部分）??粒子編號?１?２?３?４５６７８??燃料電池功率／ｗ?１８７３６?１１４６２?１６４９７?１２９０６?１７９８９?１００００?１５２２１?１６０９６??氫氣罐數目?５?３?４?４５４４４??動力電池單電池個數?６２８?１２４３?８０６?１１５７?６９２?１３７１?９０６?８５１??動力系統(tǒng)總重量１０７７?１６２６?１２１４?１５８７?１１４４?１８０９?１３１９?１２６３??動力系統(tǒng)總成本／／

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]車用質子交換膜燃料電池及其混合動力系統(tǒng)性能研究[D]. 王金龍.吉林大學 2007

碩士論文
[1]電—電混合燃料電池汽車動力系統(tǒng)設計與優(yōu)化研究[D]. 涂雄.重慶交通大學 2013
[2]氫燃料電池汽車動力系統(tǒng)設計及建模仿真[D]. 孫緒旗.武漢理工大學 2012



本文編號：3039442