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氢电混合供能系统的能量管理及控制研究
| 论文题名： | 氢电混合供能系统的能量管理及控制研究 |
| 关键词： | 电池汽车;能量管理;氢电混合供能;燃料电池;辅助能源 |
| 摘要： | 氢能源是实现碳中和的理想解决方案之一。以氢气为主要燃料的电动汽车具有零污染、零碳排放、补充燃料时间短、能量密度高等优点，但氢燃料电池也存在着对负载变化的动态响应慢、无法回收能量等不足，因此需要配置辅助能源组成氢电混合供能系统。而在氢电混合供能系统的设计中，燃料电池与辅助能源的能量分配策略研究则显得尤为重要。 为了有针对性地开展能量分配策略研究，本文首先对不同混合供能系统的拓扑结构进行了对比选型分析，最终确定以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为主能量源、锂离子电池为辅助能量源的结构（FC+B）作为本课题的研究模型，完成了在MATLAB/Simulink平台中对该结构的氢电混合供能系统的模型搭建，并对其关键部件进行了仿真模拟验证。 针对FC+B结构的氢电混合供能系统，本文提出并比较了两种不同的能量管理策略。一种是通过确定规则实现能量管理控制，主要是结合负载需求功率（Preq）、燃料电池系统功率（PFC）和锂离子电池系统荷电状态（StateofCharge,SOC），制定了14条不同的控制规则来完成功率动态分配的调控。另一种是改进型模糊逻辑控制的能量管理策略，主要是在以锂离子电池系统SOC、负载需求功率Preq为双输入源，燃料电池的功率分配系数α为输出的模糊控制策略基础上，考虑负载功率需求在运行过程中存在负值的情况，补充子模糊规则控制器的设计，提出了双模糊控制器配合决策的模糊逻辑能量管理控制策略。 本文针对以上两种不同能量管理策略，在MATLAB/Simulink仿真平台中基于自建的氢电混合供能系统模型，选择新欧洲行驶工况（NewEuropeanDrivingCycle,NEDC）进行仿真验证及对比分析。 研究表明，本文提出的两种能量管理分配策略均能满足仿真工况的功率需求，且当锂离子电池初始SOC0较低或较高时（SOC0=39%和SOC0=82%为例），基于模糊规则控制的能量管理策略可以让锂离子电池更稳定的处于理想SOC工作范围。本文对于氢电混合供能系统能量分配策略的研究，对氢电混合供能电动汽车的应用具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 廖颖晴 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 罗天勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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