车载制氢式燃料电池电动汽车混合动力系统设计与研究

汽车是现代工业技术最具有影响的成就之一,汽车产业是现代世界经济的重要支柱之一,为现代社会的发展,在满足人类需求上做出了重大贡献。然而,随着大量汽车的使用,已经并将持续引发严重的环境与人类生存问题。 燃料电池电动汽车具有很多优点,有着巨大的发展潜力。但是,如果在燃料电池车上仅安装燃料电池同样会出现很多问题,比如电源设备体积大且沉重,起动时间长,功率响应慢,在急加速和低速行驶时效率低下等等。 结合不同类型电动汽车的优点,本课题燃料电池电动汽车的设计方案,较为有效地解决了氢气的储运问题,满足了燃料电池汽车对能量回收、功率和动态特性的特殊要求。有别于储氢式燃料电池汽车,此方案省去了加氢过程,采用车载制氢,去掉了高压储氢装置,采用燃料电池作为主动力电源驱动电机,锂电池作为辅助电源,进行驱动加速和能量回收。 本文对燃料电池电动汽车的动力和控制系统进行重新设计,根据燃料电池、锂电池和电动汽车的特性,设计适用于车载制氢式燃料电池电动汽车的混合动力系统。在此基础上试制了电驱动系统、电池管理系统、电能变换器等主要系统的样机及控制板。 在基于MATLAB/Simulink环境的ADVISOR仿真平台上,搭建混合动力驱动模型和纯燃料电池驱动模型,并进行仿真和对比分析。结果显示混合动力驱动模型中燃料电池和锂电池分别在高效率及安全运行区域工作,且燃料电池输出功率波动较小,提高了能源利用效率,延长了燃料电池使用寿命。同时可对锂电池充放电进行有效管理,保证了充电安全,同样延长了锂电池的使用寿命。