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燃料电池电动汽车混合动力系统的仿真研究
| 论文题名： | 燃料电池电动汽车混合动力系统的仿真研究 |
| 关键词： | 电动汽车;混合动力系统;燃料电池;蓄电池;仿真模型 |
| 摘要： | 现在汽车工业在不断发展，汽车数量也在不断增加，但大量排放的汽车尾气引发了严峻的环境问题。燃料电池作为一种清洁的动力电源，逐渐得到各大汽车厂商的青睐。但是燃料电池具有动态响应慢，动态特性偏软等弊端，尤其在汽车起步、加速、爬坡时影响整车的性能。同时燃料电池只能单向供电，不能回收、储存汽车再生制动产生的能量，严重影响整车的经济性。虽然纯电动汽车具有较好的动态响应和动态特性，且几乎能做到“零污染”，但是其续驶里程较短，充电时间较长。燃料电池/蓄电池混合动力汽车则是将二者有机结合起来，互为补充，极大地提高了整车性能。 本文归纳总结了燃料电池/蓄电池混合动力系统的结构以及每个模块的功能，并针对燃料电池的放电特点，设计了燃料电池/蓄电池混合动力汽车的能量管理系统（Energy Management System，EMS），提出了基于状态的自适应控制策略，根据蓄电池的荷电状态（State ofCharge，SOC）和电机负载的需求功率可分为14种控制状态，来控制燃料电池系统的参考输出功率。在保护蓄电池的基础上尽可能地使燃料电池系统避免在低效率区域工作。在高效率区域引入惩罚因子调控燃料电池系统的功率输出，平衡蓄电池的SOC，使蓄电池尽可能地稳定在合理区域。引入蓄电池的SOC上下限值，避免蓄电池出现过度充电和过度放电现象；引入蓄电池的充放电限值，避免蓄电池出现大功率、大电流充放电现象，为延长蓄电池的使用寿命提供了保障。 最后根据实车模型在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，为了更清楚地体现提出的基于状态的自适应控制策略在燃料消耗方面的优越性，将其与基于功率追踪的控制策略分别应用于相同的实车仿真模型中，在实际工况下进行了对比仿真验证。实验结果表明，本文提出的自适应控制策略可以更好地保护蓄电池，并且具有更好的经济性。 |
| 作者： | 陈明帅 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李立伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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