燃料電池與超級電容器混合驅(qū)動系統(tǒng)的研究與仿真.pdf

1、燃料電池汽車(FCEV)是一種以燃料電池為主要動力系統(tǒng)的新能源汽車，燃料電池以氫為載體，通過氫氧化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的能源，是一種新型能源動力系統(tǒng)。超級電容器(Ultracapacitor)具有充電迅速、效率和使用循環(huán)次數(shù)高，短時間內(nèi)放電能力高的優(yōu)點。如和其它能量元件(發(fā)動機、蓄電池、燃料電池)組成聯(lián)合體共同工作，可以使系統(tǒng)同時滿足動力性和經(jīng)濟性的要求，與其它儲能元件單獨使用相比具有明顯的優(yōu)勢。是實現(xiàn)能量回收利用、降低污染的有效途徑

2、，國外已經(jīng)有越來越多的汽車廠把超級電容器作為混合動力汽車的儲能裝置。 本文以我校和東風汽車公司聯(lián)手研制的燃料電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，分析了在原驅(qū)動系統(tǒng)中嵌入超級電容器后對整個驅(qū)動系統(tǒng)以及零部件性能的影響。本文首先分析了超級電容器的結(jié)構(gòu)原理和特性，闡述了超級電容器作為一種高效的能源存儲系統(tǒng)應(yīng)用于燃料電池電動汽車的優(yōu)勢。通過對超級電容器在充放電過程中儲存能量及電流、電壓變化時的特性進行分析，以及溫度變化對超級電容產(chǎn)生的影響，建

3、立了超級電容器的物理模型和數(shù)學(xué)模型，最后根據(jù)這些數(shù)學(xué)模型以MATLAB／SIMULINK為平臺搭建了超級電容的仿真模型，并以超級電容器和蓄電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)為基礎(chǔ)分析了超級電容器在對蓄電池的保護方面所起的作用。 在由超級電容器、蓄電池和燃料電池三個能量源組成的混合動力多能源驅(qū)動系統(tǒng)中，合理的分配三個動力源之間的能量需求，對于體現(xiàn)整個驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)勢起到了至關(guān)重要的作用。本文分別對燃料電池電動汽車常用的開關(guān)模式和功率跟隨模式的能

4、量分配策略的優(yōu)缺點進行了分析，并針對本文所用到的超級電容器的特點，在超級電容器、蓄電池和燃料電池三個能量源之間建立了合理的能量分配策略。利用本文所建立的驅(qū)動系統(tǒng)的模型，以ADVISOR為仿真平臺，選擇UDDS循環(huán)工況進行仿真分析，得出了嵌入超級電容器的燃料電池汽車的動力性、經(jīng)濟性以及一些重要性能的仿真結(jié)果。在與原驅(qū)動系統(tǒng)在相同仿真工況下的仿真結(jié)果對比后得出：超級電容器的加入使得在經(jīng)濟性變化不大的情況下，很好的提高了汽車的動力性，并且主要