燃料电池汽车混合动力系统及其能量管理研究

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1、学校代码10530学号201230111694分类号TM46密级硕士学位论文燃料电池汽车混合动力系统及其能量管理研究学位申请人陈禹指导教师易灵芝教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向电力电子与电力传动二〇一五年五月二十六日ResearchonFuelCellVehicleHybridPowerSystemandEnergyManagementControlStrategyCandidateChenYuSupervisorYiLingZhi(Professor)CollegeofInform

2、ationEngineeringCollegeProgramElectricEngineeringSpecializationPowerelectronicsandpowertransmissionDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityth,2015DateMay,26湘潭大学学位论文原创性声明立进行研究所本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独内容外，本论文不包含任取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的何

3、其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。本人完全意识到本声明的献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明法律后果由本人承担。Ｉ；Ｋ年５月文ｉ日作者签名：弔日期＞学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编、缩印或扫描等复制手段保存和汇入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印编本学位论

4、文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：巧為日期；＞１５年兵月从日：日期：年月曰导师签名＞＆＾＞１？摘要随着全世界汽车的广泛应用，汽车保有量持续增长引起的石油资源消耗递增和环境污染问题亟待解决，以环保节能为终极目标的燃料电池电动汽车开始备受瞩目。由于燃料电池输出特性偏软、动态响应差、不能回收制动能量等缺点，通常与超级电容或蓄电池等辅助能源混合使用。因此混合动力系统研究已成为燃料电池电动汽车研究领域的热点问题。论文主要研究工作概括如下：首先，比较目前三种混合动力系统的优缺点，论述了蓄

5、电池和超级电容共同协调燃料电池提供车辆能量的必要性。设计一种适用于混合动力系统的三输入DC-DC变换器拓扑结构，采用脉冲单元和缓冲单元组合的方法构建一种新型三端口变换器，替代传统的多个单输入变换器作为辅助能源连接于直流母线的中间环节，简化系统结构。与燃料电池系统并联于直流母线，构成本文混合动力系统中使用的三输入DC-DC变换器，详细分析不同路况下混合动力系统工作模式。其次，依据文中车辆动力性要求确定动力源总功率。改变混合度和系数调节动力源总功率在三个能量源间分配比例的分别进行仿真实验，统计分析不同

6、分配方案下车辆动力性和燃料经济性仿真结果，确定最优混合动力系统动力源功率分配方案。最后，目前能量管理策略较少考虑频繁变化功率对燃料电池和蓄电池的冲击。本文将小波变换与模糊逻辑应用于混合动力系统能量管理策略中，对系统中能量流动进行动态管理。能量管理策略采用小波变换对负载功率需求信号进行实时处理，依据变化频率划分功率需求信号进行能量分配，不仅满足车辆负载所需功率，而且减免需求功率瞬态变化对燃料电池和蓄电池的不良影响。基于模糊控制对系统中能量进行管理，通过对蓄电池、超级电容充放电合理有效的管理，确保蓄电池

7、和超级电容SOC值在设定的范围，改善系统性能，延长燃料电池、蓄电池使用寿命，减少燃料消耗。在Matlab/Simulink中建立系统仿真模型，验证该能量管理策略的正确性和有效性。制作实验装置验证混合动力系统中三输入DC-DC变换器在车辆不同工作模式下工作状态切换的可行性和理论分析的正确性。关键词：燃料电池；混合动力系统；多端口DC-DC变换器；能量管理IAbstractWiththeextensiveuseofcarsaroundtheworld，theoilconsumptionincreasin

8、gandtheenvironmentalpollutionproblem,whichcausedbythevehicleretainquantitykeepsincreasingisurgenttobesolved.Theexistenceofthecararoundtheworldwithaincreasingamounthavebeencausingsomeseriousproblemslikedepletionofoilresourceandenvironmen