燃料電池-蓄電池混合動(dòng)力叉車電源系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、叉車作為現(xiàn)代物流、物料行業(yè)的重要搬運(yùn)工具，在各行各業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著重要的角色。目前，市場(chǎng)上流通的叉車主要以內(nèi)燃叉車、電動(dòng)叉車為主，但內(nèi)燃叉車廢氣污染嚴(yán)重、工作噪音超標(biāo)，電動(dòng)叉車?yán)m(xù)航能力差，維護(hù)成本高、工作效率低，這些問題都嚴(yán)重限制了二者的應(yīng)用范圍與再發(fā)展能力。因此，在叉車這一重要工程車輛上應(yīng)用新能源、新技術(shù)，對(duì)于改善員工工作環(huán)境、提高企業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。
　　在眾多新能源當(dāng)中，質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Excha

2、nge Membrane Fuel Cell，PEMFC)除了具有燃料電池共有的清潔、高效特點(diǎn)外，還具有工作溫度低、響應(yīng)速度快、使用壽命長等優(yōu)勢(shì)，這些突出優(yōu)點(diǎn)正是現(xiàn)有叉車所缺乏的。因此，利用PEMFC作為叉車動(dòng)力源是從源頭解決內(nèi)燃叉車與電動(dòng)叉車現(xiàn)有問題的有效途徑。
　　本文首先在對(duì)電動(dòng)叉車運(yùn)行工況進(jìn)行分析及實(shí)際測(cè)試的基礎(chǔ)上，選擇以空冷自增濕PEMFC為主、鉛酸蓄電池為輔構(gòu)建混合動(dòng)力系統(tǒng)，并通過對(duì)空冷自增濕PEMFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、自增濕

3、原理及控制方法的分析，建立了包括空氣供應(yīng)系統(tǒng)模型、PEMFC電堆動(dòng)態(tài)機(jī)理模型、PEMFC電壓動(dòng)態(tài)模型及電堆溫度PID控制模型在內(nèi)的空冷自增濕PEMFC系統(tǒng)模型，將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、手冊(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。
　　其次，為確定混合動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中PEMFC功率等級(jí)和蓄電池的額定容量，以保證燃料電池叉車與原叉車性能相同的出發(fā)點(diǎn)，利用計(jì)算結(jié)果及實(shí)際測(cè)量結(jié)果確定了滿足條件的PEMFC混合度范圍。為降低初始成本，選定以4kW空冷

4、自增濕PEMFC和240Ah鉛酸蓄電池構(gòu)建混合動(dòng)力叉車電源系統(tǒng)，并利用MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)對(duì)所建模型進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，所選定PEMFC及蓄電池在滿足叉車動(dòng)力性能的同時(shí)，極大的增加了叉車的續(xù)航里程，符合設(shè)計(jì)、使用要求。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，針對(duì)Ballard公司FCgen(@)1020ACS系列中2kW空冷自增濕PEMFC進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與選型，利用Labview軟件編寫相應(yīng)控制程序，搭建了空冷