中型燃料电池载货车动力系统能量管理策略研究

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燃料电池汽车被誉为最有发展前途的新能源汽车,具有续航里程长、低噪音、零排放等特点,得到了汽车行业的广泛关注和研究。本文以某款中型燃料电池载货车为研究对象,主要从提高整车的经济性和核心零部件的寿命两个方面入手,良好的整车驱动能量管理策略和再生制动控制策略可以有效提高整车经济性,而实时小波变换控制策略则可以优化燃料电池的输出功率,减少其剧烈波动,提高燃料电池的使用寿命,主要研究内容如下:首先,通过对比不同动力源的工作特性和各动力源的组合形式的优缺点,确定所设计燃料电池汽车动力系统的拓扑结构。根据整车参数和动力性指标对燃料电池汽车动力系统主要部件进行匹配,确定其合适类型、具体参数和各种效率曲线,并以此建立了仿真模型。其次,重点介绍了两种燃料电池汽车驱动能量管理策略-功率跟随型控制策略和模糊控制策略的基本控制思想和原理,建立了整车驱动能量管理策略模型。通过整车经济性对比仿真分析得出,模糊控制策略较功率跟随控制策略的整车经济性提高了约1.9%。同时,本文还分析了三种再生制动控制策略的控制思想和规则,建立了三种再生制动控制策略模型。通过仿真分析对比得出,最优再生制动控制策略在整车经济性方面较理想再生制动控制策略和实际再生制动控制策略分别提高了约8.8%和10.5%。最后,通过分析功率跟随和模糊控制策略的仿真结果,发现燃料电池输出功率波动较大,影响其使用寿命。本文提出了基于实时小波变换的控制策略及其实现的方法,并基于中国货车工况进行了仿真分析对比,验证了基于实时小波变换控制策略的有效性,即对燃料电池输出功率波动频率的改善。本文所做的工作为今后燃料电池汽车关于驱动控制策略、再生制动控制策略和降低燃料电池输出功率波动频率的研究提供了思路,具有一定的参考价值。
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