燃料電池電動汽車自適應(yīng)能量管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一種綠色環(huán)保的可再生能源,因其工作溫度低,效率高,噪聲低等優(yōu)良特性被廣泛用作可移動電源,將燃料電池與能量存儲設(shè)備組合成多能源系統(tǒng)驅(qū)動車輛運行已經(jīng)成為汽車技術(shù)研究的新方向。為提高燃料電池混合動力電動汽車(Fuel-cell Hybrid Electric Vehicle,FHEV)的性能,推動其發(fā)展和應(yīng)用,本文從多能源系統(tǒng)之間的能量優(yōu)化

2、分配出發(fā),研究確保FHEV穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟高效運行的能量管理方法。
　　 本文首先分析PEMFC和輔助電源的性能特點,確定混合動力系統(tǒng)的主能源PEMFC和輔助電源超級電容組合的能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式。燃料電池供電時間長、效率高,超級電容有功率響應(yīng)快、能量回饋容易等特點,這種組合結(jié)合了PEMFC的高比能量和超級電容的高比功率,實現(xiàn)了多能源的優(yōu)勢互補。然后通過計算,給出了該能源系統(tǒng)參數(shù)的匹配設(shè)計。
　　 為了進行合理的能量分配,本

3、文通過對比分析采用基于功率跟隨模式的自適應(yīng)能量管理優(yōu)化方法。這種分配策略一方面能使超級電容起到削峰填谷的能量緩沖作用,而且無過充過放；另一方面還能有效地保護燃料電池,確保燃料電池盡可能多的工作在高效率運行區(qū),避免出現(xiàn)瞬時大功率波動,從而有效地延長了燃料電池的使用壽命。
　　 為驗證該能量管理策略的有效性和可行性,以指導(dǎo)能量管理系統(tǒng)的實現(xiàn),本文在MATLAB／Simulink／SimPowerSystems環(huán)境中建立能量管理系統(tǒng)的

4、仿真模型。該模型主要包括PEMFC的動態(tài)仿真模型,超級電容動態(tài)等效電路模型,控制超級電容充放電的Buck-Boost型雙向DC／DC模型,雙象限工作直流電機模型以及能量管理控制模塊的仿真模型。仿真結(jié)果表明能量管理系統(tǒng)達到了預(yù)期的控制目標。
　　 最后,在前文分析和仿真的指導(dǎo)下,本文在新加坡淡馬錫理工學(xué)院新能源實驗室,采用節(jié)能環(huán)保的高爾夫電動車作為實驗用車,實現(xiàn)了能量管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件開發(fā)。實驗測試結(jié)果驗證了該能量管理系統(tǒng)的