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燃料电池汽车(FCEV)是一种以燃料电池为主要动力系统的新能源汽车,燃料电池以氢为载体,通过氢氧化学反应产生氢气代替传统的能源,是一种新型能源动力系统。超级电容器(Ultracapacitor)具有充电迅速、效率和使用循环次数高,短时间内放电能力高的优点。如和其它能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池)组成联合体共同工作,可以使系统同时满足动力性和经济性的要求,与其它储能元件单独使用相比具有明显的优势。是实现能量回收利用、降低污染的有效途径,国外已经有越来越多的汽车厂把超级电容器作为混合动力汽车的储能装置。 本文以我校和东风汽车公司联手研制的燃料电池电动汽车的驱动系统为基础,分析了在原驱动系统中嵌入超级电容器后对整个驱动系统以及零部件性能的影响。本文首先分析了超级电容器的结构原理和特性,阐述了超级电容器作为一种高效的能源存储系统应用于燃料电池电动汽车的优势。通过对超级电容器在充放电过程中储存能量及电流、电压变化时的特性进行分析,以及温度变化对超级电容产生的影响,建立了超级电容器的物理模型和数学模型,最后根据这些数学模型以MATLAB/SIMULINK为平台搭建了超级电容的仿真模型,并以超级电容器和蓄电池组成的复合电源系统为基础分析了超级电容器在对蓄电池的保护方面所起的作用。 在由超级电容器、蓄电池和燃料电池三个能量源组成的混合动力多能源驱动系统中,合理的分配三个动力源之间的能量需求,对于体现整个驱动系统的优势起到了至关重要的作用。本文分别对燃料电池电动汽车常用的开关模式和功率跟随模式的能量分配策略的优缺点进行了分析,并针对本文所用到的超级电容器的特点,在超级电容器、蓄电池和燃料电池三个能量源之间建立了合理的能量分配策略。利用本文所建立的驱动系统的模型,以ADVISOR为仿真平台,选择UDDS循环工况进行仿真分析,得出了嵌入超级电容器的燃料电池汽车的动力性、经济性以及一些重要性能的仿真结果。在与原驱动系统在相同仿真工况下的仿真结果对比后得出:超级电容器的加入使得在经济性变化不大的情况下,很好的提高了汽车的动力性,并且主要动力部件的效率也得到了进一步的改善。