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氢燃料电池跨座式单轨车辆动力传动系统优化匹配研究
| 论文题名： | 氢燃料电池跨座式单轨车辆动力传动系统优化匹配研究 |
| 关键词： | 跨座式单轨车辆;动力传动系统;氢燃料电池;参数匹配 |
| 摘要： | 为了顺应“双碳”理念，轨道交通领域正在积极探索研发基于新能源技术的轨道车辆，氢能源作为零污染的清洁能源，被认为是车辆的终极能源，本文以氢燃料电池为主动力源，动力电池为辅助动力源，研究提出基于氢燃料电池的跨座式单轨车辆动力传动系统，以提高整车经济性为目的，对氢燃料电池跨座式单轨车辆动力传动系统优化参数匹配进行深入研究，基于功率跟随策略开展氢燃料电池跨座式单轨车辆能量管理策略研究和动力传动系统参数优化研究。具体研究内容如下： （1）以传统的跨座式单轨车辆为研究对象，设计氢燃料电池跨座式单轨车辆结构。对常见的动力传动系统构型进行分析，综合考虑四种构型的优缺点和氢燃料电池跨座式单轨车辆工况特点，最终选取燃料电池与动力电池并联式混合动力传动系统方案。 （2）对氢燃料电池跨座式单轨车辆动力传动系统关键部件匹配设计及建立整车模型。对整车力学性能进行分析，在此基础上，根据整车参数和性能目标对电机、氢燃料电池以及动力电池进行匹配设计。根据整车布置方案，利用AVL Cruise仿真软件搭建氢燃料电池跨座式单轨车辆仿真模型，并对其动力性能进行仿真分析，验证动力传动系统匹配设计的合理性。 （3）氢燃料电池跨座式单轨车辆能量管理策略研究及联合仿真。针对氢燃料电池跨座式单轨车辆尚无能量管理策略的问题，本文分析了两种能量管理策略，综合考虑整车运行工况和系统工作特性，以提高整车经济性和电池使用寿命为目的，本文选用功率跟随能量管理策略，在 Simulink 中搭建能量管理策略模型。基于Cruise-Simulink 平台建立联合仿真模型，并对自主设计的实际循环行驶工况（URDC）和40km/h等速工况下的经济性进行分析。 （4）为了降低能耗，提高整车经济性能，对整车性能进行优化。基于Cruise仿真软件和Isight优化软件进行联合仿真，建立优化模型，选取优化算法和优化变量，建立相应的目标函数对百公里氢耗量进行优化，在保证动力性前提下降低百公里氢耗量。 通过上述研究内容得到了氢燃料电池跨座式单轨车辆动力传动系统匹配设计的一种方法，本文对于研究燃料电池轨道交通车辆具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 李国伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杜子学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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