空冷燃料电池锂电池混合动力系统设计

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1、ＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学＆论文Ｉｔ…ＤＩＳＳＥＫＴＡ＂。胃旷毒论文题目：空冷燃料电池／键电池混合动力系统设计譯董纏国内图书分类号：ＴＰ１８，ＴＭ９１１密级：公开国际图书分类号：６２１．３西南交通大学研究生学位论文卒冷燃料由池／裡串．池混合动力系统设计年级二〇—四级姓名刘涛串请挙仿级别工程硕±专业电气工程指导老师李奇教授二零一屯年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ１８，ＴＭ９１１Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１．３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏ

2、ｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＤＥ別ＧＮ－ＯＦＡＩＲＣＯＯＬＥＤＦＵＥＬＣＥＬＬ／ＬＩＴＨＩＵＭＢＡＴＴＥＲＹＨＹＢＲＩＤＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＧｒａｄｅ：２０１４Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｉｕＴａｏＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＯｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬｉｉＱＭａｙ，２０１７西南交通大学学位论文版权使用授枚书

3、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，允许论文被査阅和借阅。本人授权西南交通大学可Ｗ将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□保密，在年解密后适用本授权书；２．不保密扫＜使用本授权书。＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：女儀指导老师签名；〇？化曰期：ｚｒ．ｈ化日期；Ｗ７．Ｘ｜西南交通大学硕±研究生学位论文第Ｉ页西南交通大学硕±学位论文主要工作

4、（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：通过研充和对比不同的混合动力系统拓扑结构，设计了两种Ｗ空冷燃料电池和裡电池为动力源的混合动力系统；设计了适用于空冷燃料电池的单向ＤＣ／ＤＣ变换器和用于管理裡电池充放电的双向ＤＣ／ＤＣ变换器；重点研巧了状态机和等效氨耗最小能量管理策略，并完成了能量管理策略的硬件实现；搭建了空冷燃料电池混合动力系统测试平台ｉ，并实验验证了所搭建系统的稳定性Ｕｌ及能量管理策略的有效性，最后对比了不同拓扑结构和能量管理策略的性能。：本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研巧工作所得的成

5、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研巧成果。对本文的研巧做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名、：走Ｊ濤曰期：西南交通大学硕±研究生学位论文第Ｍ页摘要一、质子交换膜燃料电池是种直接将氨能转化为电能的绿色发电装置，具有清洁一、、高效、功率密度高等优点，被认为是未来人类战略能源的发展方向之，在通讯航天和交通等领域具有广泛的应用前景。然而，质子交换膜燃料电池存在特性曲线较软、功率响应较慢、无法回

6、收制动能量等缺点，为了解决这个问题，基于燃料电池的泡合动力系统应运而生。为研究不同拓扑结构和能量管理策略对空冷燃料电池／裡电池混合动力系统性能的影响，本文首先研巧了国内外燃料电池混合动力系统拓扑结构，通过对混合动力控制系统众多拓扑结构的对比，设计了两种满足稳定、高效和易实现要求的空冷燃料电池／钮电池混合动力系统。其次，能量管理策略起着协调混合动力系统中多个动力源之间功率合理分配的重要作用。本文为达到满足实时工况需求、提高燃料经济性的目的，重点研究了适用于空冷燃料电池／裡电池絕合动力系统的两种能量管理策略：基于状态机控制的能量管理策

7、略和基于等效氨耗最小的能量管理策略。其中，基于状态机控制（ＳＭＣ）的能量营理ＳＯＣ）来策略是根据负载功率需求和裡电池荷电状态（确定系统运行状态，从而决定各个动力源的参考功率；基于等效氨耗最小（ＥＣＭＳ）的能量管理策略是通过求解瞬时氮耗优化问题，协调空冷燃料电池输出功率和负载需求功率之间的输出关系，Ｗ实现单位控制周期内的等效氨耗量瞬时优化。然后，在所设计的两种拓扑结构基础上，本文完成了空冷燃料电池／钮电池混合动力系统设计。在混合动力系统中，ＤＣ／ＤＣ变换器是实现能量管理的重要装置。由于空＂冷燃料电池输出特性较＂一软，本文针对这输出特

8、性设计了适合于控制空冷燃