【摘 要】
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当前人类社会面对的严重的环境污染和能源紧缺问题,寻找清洁可持续的能源是当前的研究热点。而交通运输业则是能源变革的关键行业之一,其中氢燃料电池混合动力汽车由于其清洁、可持续、续航长的特点,受到了广泛的关注。质子交换膜燃料电池是应用在汽车上最广泛的一种,其具有比功率高、启动快、工作温度低的特点。在燃料电池混合动力汽车中增加辅助能源,一方面可以在车辆大功率工况时提供额外的能量满足车辆行驶,另一方面可以对
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当前人类社会面对的严重的环境污染和能源紧缺问题,寻找清洁可持续的能源是当前的研究热点。而交通运输业则是能源变革的关键行业之一,其中氢燃料电池混合动力汽车由于其清洁、可持续、续航长的特点,受到了广泛的关注。质子交换膜燃料电池是应用在汽车上最广泛的一种,其具有比功率高、启动快、工作温度低的特点。在燃料电池混合动力汽车中增加辅助能源,一方面可以在车辆大功率工况时提供额外的能量满足车辆行驶,另一方面可以对车辆制动时的反馈能量进行回收。本文研究的燃料电池的汽车的动力系统结构主能源为质子交换膜燃料电池,辅助能源为锂电池。研究表明,制约燃料电池混合动力汽车发展的因素主要有成本和寿命,而影响车用燃料电池寿命的最大因素则是汽车频繁的变载工况。本文充分考虑燃料电池的寿命问题,以庞特里亚金极小值为基础制定合理的能量管理系统。所做的工作主要有:(1)对比分析燃料电池混合动力汽车动力系统中的各个部件,确定本文的研究对象。对燃料电池混合动力汽车建立数学模型,以为应用能量管理系统后的整车仿真模型提供理论支持。(2)应用极小值原理,将其应用至燃料电池混合动力汽车的能量管理系统中,对其建立数学模型。为证明极小值原理的合理性,引入功率跟随能量管理策略,基于Matlab/simulink对整车燃料消耗量和蓄电池SOC进行仿真分析。改进极小值原理,对协态变量的值进行控制,使其实时变化。在蓄电池SOC的值较大或较小时,可以使其尽快的逼近合理值,使得蓄电池在合理的工作区间内工作。(3)分析影响燃料电池寿命的影响因素,制定的能量管理策略尽可能的避免车辆在严重影响燃料电池寿命的工况下工作。对燃料电池的输出功率进行约束,使其工作平缓,延长寿命。(4)考虑系统退化对燃料电池混合动力汽车的影响,燃料电池和蓄电池在使用过程中存在衰退电压,在能量管理策略中考虑退化模型有利于对动力系统合理的控制,可以更为精确的预估续驶里程。
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