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氢燃料电池轿车能源与动力系统优化匹配及控制策略研究
| 论文题名： | 氢燃料电池轿车能源与动力系统优化匹配及控制策略研究 |
| 关键词： | 氢燃料电池轿车;动力系统;优化匹配;模糊控制;建模仿真 |
| 摘要： | 近些年以来，能源和环境方面的难题倍受各国人民和政府部门的密切关注。对于未来汽车动力源的发展来说，质子交换膜燃料电池因其零排放、高效和高功率密度等优点，被人们公认是最具有发展前景的未来动力源。通过对氢燃料电池轿车能源动力传动系统的优化和进一步对控制策略的研究可以有效提升整车的动力性和经济性，加快氢燃料电池轿车技术进步和推广应用。 本文以某内燃机轿车改装而来的氢燃料电池轿车为研究对象，对能源动力传动系统和控制策略分别进行了建模仿真研究，主要研究成果如下： （1）对氢燃料电池轿车能源与动力传动系统的技术方案进行了选择。选定的方案为间接并联式混合驱动。根据汽车理论方面的知识对氢燃料电池轿车的能源与动力传动系统的参数进行了初步的设计，其中包括驱动电机、质子交换膜燃料电池（PEMFC）和锂离子电池等部件的参数。 （2）对氢燃料电池轿车能源系统建模及优化匹配。首先对质子交换膜燃料电池和DC-DC转换器进行了建模仿真研究，仿真结果表明建立的DC-DC转换器模型能够起到很好稳压调压的作用。然后研究了锂离子电池的相关性能，进而搭建了其Simulink模型。最后在对能源系统混合度充分认识的基础上，本文基于能源系统成本最低为设计目标，对氢燃料电池轿车的双能源系统进行了匹配。 （3）对氢燃料电池轿车传动系统进行优化匹配。首先基于MATLAB/Simulink软件对氢燃料电池轿车进行了整车建模，其中分别对永磁无刷直流电机、驾驶室、变速器、车轮等部件进行了建模。然后从燃料经济性和操作方便性考虑，将固定挡变速器的传动方案改为两挡变速器的传动方案，并对两挡变速器的传动比进行了优化匹配，其中优化目标为单个NEDC工况下的电机能量消耗最少，约束条件为满足整车动力性。 （4）对氢燃料电池轿车能源系统控制策略进行了建模及仿真分析。首先建立了基于模糊控制策略的氢燃料电池轿车能源系统控制策略模型。然后对氢燃料电池轿车整车动力性模型进行了仿真,通过对结果的分析验证了模糊控制策略的控制性能。另外又根据相关理论建立了开关式和功率跟随式的控制策略模型，通过对NEDC循环氢耗量和续驶里程的仿真分析了三种控制策略的燃料经济性，这说明本文中提到的模糊控制策略是有效合理的。最后利用CRUISE软件搭建了氢燃料电池轿车整车仿真模型，进一步验证了本文中搭建的整车模型的正确性。 |
| 作者： | 温延兵 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 高松;于波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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