燃料电池电动客车参数匹配与性能仿真研究

论文摘要

燃料电池电动客车(FCEB,Fuel Cell Electric Bus)以燃料电池作为动力源,它将燃料的化学能直接转变为电能,通过驱动电机使车辆运行。本文以燃料电池和超级电容混合动力电动客车为研究对象,在理论计算和工程分析的基础上,对燃料电池、超级电容、电机以及传动系等关键部件进行参数匹配,并对燃料电池电动客车控制策略进行分析探讨。结合后轮驱动客车动力系统的特点,建立了后轮驱动的燃料电池电动客车动力学模型。利用MATLAB/SIMULINK软件平台建立了后轮驱动的燃料电池电动客车整车仿真模型和燃料电池、超级电容、电机等主要部件仿真模型。基于ADVISOR仿真软件,对实例燃料电池电动客车的整车性能进行仿真,并对驱动电机和整车性能进行初步试验。结果表明,动力性和经济性较好地符合了设计要求。最后,在整车制动力学分析的基础上建立了再生制动策略模型,并进行仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 燃料电池电动汽车的国内外发展概况
• 1.2.1 美国
• 1.2.2 欧盟
• 1.2.3 日本
• 1.2.4 国内发展概况
• 1.3 燃料电池电动客车的关键技术
• 1.3.1 燃料电池系统
• 1.3.2 电力驱动系统
• 1.3.3 整车控制策略及能量流分配
• 1.4 论文主要研究内容
• 第二章 燃料电池电动客车的动力系统参数匹配
• 2.1 燃料电池电动客车性能要求的确定
• 2.2 燃料电池电动客车动力系统部件选型
• 2.2.1 燃料电池电动客车驱动系统结构的选型
• 2.2.2 辅助动力源的选型
• 2.2.3 电机的选型
• 2.2.4 燃料电池电动客车主要总成布置
• 2.3 燃料电池电动客车动力系统参数匹配
• 2.3.1 动力系统结构的确定
• 2.3.2 电机参数的确定
• 2.3.3 传动比的确定
• 2.3.4 燃料电池参数的确定
• 2.3.5 超级电容参数的确定
• 2.4 本章小结
• 第三章 燃料电池电动客车整车及主要部件建模
• 3.1 引言
• 3.2 燃料电池系统模型的建立
• 3.2.1 质子交换膜燃料电池系统结构
• 3.2.2 质子交换膜燃料电池系统工作原理
• 3.2.3 质子交换膜燃料电池系统模型的建立
• 3.3 电机及其控制器模型的建立
• 3.3.1 电机及其控制器结构
• 3.3.2 电机及其控制器工作原理
• 3.3.3 电机模型的建立
• 3.4 后轮驱动客车动力学模型及整车控制器模型的建立
• 3.4.1 后轮驱动客车的动力学模型
• 3.4.2 后轮驱动整车控制器的模型
• 3.5 超级电容模型的建立
• 3.5.1 超级电容的等效电路
• 3.5.2 超级电容的模型
• 3.6 控制策略分析及整车模型的建立
• 3.6.1 控制策略分析
• 3.6.2 整车模型的建立
• 3.7 本章小结
• 第四章 燃料电池电动客车的性能仿真与实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 模型数据输入和仿真设置界面
• 4.2.1 部件模型数据输入界面
• 4.2.2 仿真路况设置界面
• 4.2.3 仿真结果输出设置界面
• 4.3 燃料电池电动客车整车性能仿真
• 4.3.1 整车参数及仿真工况
• 4.3.2 仿真结果对比分析
• 4.3.3 整车动力性、经济性仿真结果分析
• 4.4 驱动电机的实验
• 4.5 整车性能试验
• 4.6 本章小结
• 第五章 燃料电池电动客车再生制动仿真研究
• 5.1 引言
• 5.2 再生制动理论分析
• 5.2.1 整车制动力学分析
• 5.2.2 理想的前后制动器制动力分配
• 5.2.3 再生制动控制策略
• 5.2.4 前后轮制动力分配策略说明
• 5.3 再生制动模型的建立
• 5.3.1 前后轮制动力分配模型的建立
• 5.3.2 再生制动力确定模型的建立
• 5.3.3 制动力控制模型的建立
• 5.4 再生制动模型仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文