燃料电池混合能源系统的建模与仿真

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1、燃料电池混合能源系统的建模与仿真陈光，洪宁，蒋林玻摘要:新能源汽车对解决环境污染、能源危机具有重要的实际意义，引起了人们越来越多的关注。而在这其中，燃料电池汽车以其无污染、零排放成为了新能源汽车的一个重要研究方向。它克服了纯电动汽车续航里程短的缺点，同时又有能量转化效率高、环境友好能传统内燃机汽车不可比拟的优点，而且又很好的保持了汽车的加速性能、高速度、安全、舒适等特点。因此有必要对燃料电池汽车的动力系统进行研究。本文将围绕燃料电池汽车动力学系统的设计、建模、仿真展开研究。关键词:燃料电池汽车，动力学，仿真ModelingandSimulationofFue

2、lCellHybridEnergySystemsCHENGuang，HONGNing，JIANGLinboAbstract:Asweknowthatnewenergyvehiclesareofgreatsignificanceinsolvingtheenvironmentalpollutionandtheenergycrisis,whichattractsmoreandmoreattentions.Becauseofitscontaminationfreeandzeroemission,fuelcellvehiclesbecomearesearchhotpo

3、intinthefieldofelectricvehicle,whichovercomethedefectofshortrangeofmileageofthepureelectricvehicle.Meanwhilefuelcellvehicleisfriendlytotheenvironmentandhashighenergyconversionefficiency,whichtheinternalcombustionenginevehicleisnotincomparable.Besidesthefuelcellcarstillkeeptheperfor

4、manceofacceleration,highspeed,longrange,safetyandcomfortable.Soitisnecessarytoresearchfurtheraboutthedynamicsofthefuelcellvehicles.Thisarticlefocusesonthedesigning,modelingandsimulationofthefuelcellvehicles.KeyWords:Fuelcellvehicles,Dynamicssystem,Simulation1绪论燃料电池是借助于电化学反应将燃料(氢气和氧

5、气)化学能直接转变成电能的一种原电池，该过程不涉及热机做功和燃烧，不受卡诺循环的限制，能量的转化效率可达60%-70%。在几种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)同时兼备可快速补充能量、比功率大、无污染、无腐烛性、结构紧凑、不受二氧化碳影响、高效率的特点，是理想替代发动机的动力源，也是今后未来电动汽车发展的最理想的驱动电源。燃料电池车是电动车的一种，其化学反应过程不会产生有害产物，是无污染汽车。燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆，其基本结构图1所示。燃料电池混合动力系统是一个由多元

6、件构成的复杂系统，其各元件间性能特点各异，耦合关系复杂，同时整车工况多变，混合动力系统的控制复杂。在对燃料电池电动汽车混合动力系统进行设计时，不仅要保证整车动力性要求，同时要合理匹配各动力元件及控制系统参数，这样不仅可以提高系统整体的运行效率和经济性，还能实现整车的最大设计效益。图1:燃料电池车基本结构2燃料电池汽车动力系统建模与仿真2.1仿真软件ADVISOR2002简介ADVISOR(AdvancedVehicleSimulator)是一款在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件。它通过内部的子模块进行组装，并提供开放的开发环境，

7、方便用户增加自己所需模块，用其内部通用的成熟模块来组装功能增强的车型。我们要进行后轮驱动的电动汽车的性能仿真计算，必须对该软件中的模型进行修改。ADVISOR仿真软件不仅能够进行动力性能和经济性能指标的模拟计算，还能够提供各种状态的反馈，包括动力元件的所需扭矩和转速要求，以及传送过程的实际功率（扭矩转速或力和速度），这为我们研究整车及子系统的计算过程提供了一个全面考查和研究的依据。想要对燃料电池汽车的驱动模型进行重建，需要了解电动汽车动力系统模型的建立过程，及其工作原理和特点。所以，首先必须学习和研究ADVISOR当中燃料电池汽车的建模方法，为建立相应的燃料

8、电池汽车的后驱模型做足准备。2.1燃料电池汽车动力系