燃料电池汽车多能源系统优化设计和控制

论文摘要

随着石油资源的日益短缺以及排放污染的渐趋严重,以燃料电池汽车为代表的电动汽车正受到愈来愈广泛的关注。本文根据国家973计划课题的相关研究内容,制定具有多能源混合系统的燃料电池汽车方案,建立模拟试验车并将以此为平台开展车载储能体系,多能源系统集成技术的试验研究。依据燃料电池汽车的基本参数和国家863课题中关于电动汽车性能的设计要求,综合车辆加速性能、爬坡性能以及典型循环工况,通过动力学仿真平台的建立来获得相应的功率需求、能量需求以及动力性、经济性指标,并以此为基础设计完成了驱动电机、燃料电池发动机、动力蓄电池和超级电容的参数匹配,实现汽车性能的最优化,为实际系统参数的确定提供主要根据。针对多能源系统的特性提出相应的整车控制策略和能量分配策略,在以提高多能源系统的综合效率,尤其是燃料电池发动机的工作效率为重点目标的基础上建立了一套适用于多能源系统的控制算法,并采用“V循环模式”完成主程序的设计与开发,初步形成了具有自主知识产权的集成控制系统,从而为试验车集成系统的通讯配置,协调运作以及优化控制奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源
• 1.3 发展现状
• 1.4 研究内容
• 第二章 燃料电池汽车多能源系统
• 2.1 多能源动力系统
• 2.2 燃料电池系统
• 2.3 混合蓄电系统
• 2.3.1 动力蓄电池
• 2.3.2 超级电容
• 2.4 DC/DC 变换器
• 2.5 电机驱动系统
• 2.6 本章小结
• 第三章 多能源系统优化匹配
• 3.1 整车参数及设计指标
• 3.1.1 设计参数
• 3.1.2 性能指标
• 3.2 多能源系统仿真模型
• 3.2.1 燃料电池模型
• 3.2.2 动力蓄电池模型
• 3.2.3 超级电容模型
• 3.2.4 驱动电机模型
• 3.3 仿真循环工况
• 3.3.1 行驶工况分析
• 3.3.2 行驶工况功率及能量需求
• 3.3.3 匀速工况功率及能量需求
• 3.4 多能源系统参数匹配
• 3.4.1 电机参数选取
• 3.4.2 方案初步计算
• 3.4.3 燃料电池功率匹配
• 3.4.4 系统方案比较
• 3.4.5 系统优化匹配
• 3.4.6 多能源系统混合仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 燃料电池汽车整车控制策略
• 4.1 整车控制器功能描述
• 4.2 动力总成主控制程序
• 4.3 控制策略状态机划分
• 4.4 驾驶员模型
• 4.5 多能源系统能量分配策略
• 4.6 整车控制策略运行模式
• 4.6.1 待机模式
• 4.6.2 滑行模式
• 4.6.3 制动模式
• 4.6.4 停车模式
• 4.6.5 驱动模式
• 4.6.6 失效模式
• 4.7 本章小结
• 第五章 控制策略代码生成及调试实现
• 5.1 V 循环开发模式
• 5.2 控制策略代码生成
• 5.3 基于CAN 通讯的控制网络
• 5.4 控制策略调试结果分析
• 5.5 控制参数优化设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文