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飞轮储能燃料电池汽车动力性经济性分析
| 论文题名： | 飞轮储能燃料电池汽车动力性经济性分析 |
| 关键词： | 混合动力汽车;飞轮储能系统;燃料电池;动力性经济性 |
| 摘要： | 燃料电池汽车因燃料电池的高功率波动、冷启动困难、响应慢等问题亟待解决，需要配置储能单元组成混合动力系统，降低燃料电池的负载波动，延长燃料电池的使用寿命。而飞轮储能系统是一种机电式储能装置，以高容量，对温度无依赖，对环境无污染，无限次充放电的特点受到关注。本文研究的飞轮储能燃料电池汽车是在燃料电池汽车上加装一套飞轮储能系统，通过改变飞轮储能燃料电池汽车的各种仿真参数，研究整车的动力性和经济性。 首先，本文详细介绍了燃料电池汽车的各种动力配置，选用燃料电池配置飞轮储能的构型；对飞轮储能系统的各个组件的选型，飞轮储能系统的工作原理以及飞轮储能燃料电池汽车的工作模式进行了介绍；对整车动力性和经济性的理论计算进行介绍；整车制动和驱动过程做了介绍，为后续进行动力性和经济性的计算作理论基础。 其次，建立飞轮储能燃料电池混合动力汽车模型，对整车系统各个传动部件建模过程进行介绍，并对所搭建好的汽车模型在全负荷工况、爬坡度、制动工况和最大牵引力四种典型工况下进行测试，分析混合动力汽车的动力性和经济性。 再次，为了具体分析飞轮的制动回收能力，在不同的制动初速度下，讨论改变飞轮转子质量和半径参数对飞轮转速和能量回收率的影响，设计三种质量和三种半径参数在制动工况下研究飞轮的储能状态，选出最优组合，在3种不同制动初速度下研究飞轮转速变化，分析整车能量回收率；制动踏板力的变化也会影响飞轮转速的变化，将3种制动初速度和3种制动踏板力做不同的组合来分析飞轮的转速变化，结果表明飞轮转子有效的回收制动能量，提升整车的能量利用率。 最后，将飞轮储能燃料电池汽车与燃料电池汽车设置全负荷工况、最大爬坡度、制动工况和最大牵引力工况，比较最高车速、最大加速度、爬坡度和最大牵引力的变化；并在两个标准循环工况下仿真，分析加入飞轮储能系统前后燃料电池输出、双电机扭矩输出变化，整车行驶距离。结果显示：相比燃料电池汽车，加入飞轮储能系统后，能提高整车的最高车速、最大加速度、最大爬坡度和最大牵引力；从循环工况里发现加入飞轮储能系统后，燃料电池的功率输出明显降低，主驱电机的扭矩输出一部分由飞轮电机提供，峰值扭矩输出降低；延长了整车的续航里程，燃料电池的输出比减少。从理论上说明飞轮储能系统能回收制动能量，能延长整车行驶里程，理论上说明了飞轮储能系统在车辆上的可用性。 |
| 作者： | 严芝锐 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 安治国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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