随着全球经济的快速增长,人类社会对能源需求急剧增加,能源紧缺、环境污染、全球变暖已经成为社会发展的瓶颈和全球共同面临的巨大挑战。对新能源的开发和利用已经成为世界各国研究的热点。其中,质子交换膜燃料电池具有效率高、绿色环保、低噪声、燃料来源丰富等优点,已被广泛应用于分布式发电厂、便携式电源、轨道交通等领域。其中,燃料电池混合动力有轨电车由于车载电源系统,摆脱了线路接触网供电、实现了运营全程无接触网运行,在城市轨道交通领域具有广阔的应用前景。本文通过对燃料电池混合动力机车的参数匹配、建模和系统价值损耗等方面展开了研究。主要工作和研究成果总结如下:(1)搭建了计及DC/DC效率的混合动力系统模型。对燃料电池、锂电池、单向DC/DC换流器关键部件进行了建模,建立了混合动力系统模型。(2)构建了一个价值损耗评价函数。基于燃料电池单体电压衰减模型求得燃料电池寿命损耗和利用雨流计数法计算锂电池寿命损耗,通过燃料电池寿命损耗、锂电池寿命损耗、氢耗量构建一个价值损耗评价函数,能够直观地对混合动力系统的价值损耗进行分析。(3)设计了三种燃料电池混合动力系统能量管理方法。基于燃料电池混合动力模型对设计的能量管理方法的合理性、有效性进行了仿真验证。(4)通过粒子群优化算法对能量管理方法的控制参数进行了优化。利用价值损耗评价函数,对混合动力系统价值损耗进行了分析。在系统价值损耗分析的基础上,应用粒子群优化算法对控制参数进行了优化,减小了混合动力系统的价值损耗。