重庆的推广网站,学做网站 书,wordpress用户角色权限管理,wordpress是做什么的文章来源#xff1a;《12m氢燃料电池城市客车电电混合动力系统设计方案》随着氢燃料电池技术的进步#xff0c;氢燃料电池客车的优势越发明显#xff0c;和传统客车比#xff0c;零污染#xff64;零排放;和纯电动客车比#xff0c;加注燃料速度快#xff64;续航里程更… 文章来源《12m氢燃料电池城市客车电电混合动力系统设计方案》随着氢燃料电池技术的进步氢燃料电池客车的优势越发明显和传统客车比零污染零排放;和纯电动客车比加注燃料速度快续航里程更长未来在公路客运领域它的优势会更加明显1整车动力系统开发本文基于整车商品化开发原则研制的氢燃料城市客车动力系统如图1所示采用燃料电池动力电池的电电混合方案燃料电池功率等级中等动力电池容量能满足一定续驶里程的纯电动驱动可外接充电1.1电电混合系统能量控制原则本电电混合动力系统方案中燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率且在车辆启动爬坡和加速等峰值功率需求时动力电池提供峰值功率;在车辆起步功率需求量不大时蓄电池可以单独输出能量;制动能量回收由动力电池来完成;蓄电池技术比较成熟可以在一定程度上弥补燃料电池技术上的不足具体能量分配时VCU根据当前动力电池的SOC电机需求功率辅件功率以及车速作为输入计算当前燃料电池系统的输出功率以保证动力电池SOC在某区间范围内平衡最优地满足整车动力性指标及经济性指标1.2电驱动系统匹配对于电动汽车的驱动电机需要确定的特性参数主要包括驱动电机的功率扭矩和转速根据整车动力性能设计需求通过最高车速需求功率需求扭矩等相关计算确定驱动电机的相关参数根据汽车理论汽车的功率平衡关系如下:将整车参数代入上式即可分析整车在中国典型城市客车循环工况下动力性指标对应的车辆功率需求通过计算选取驱动电机额定功率为100kW峰值功率为200kW;额定扭矩为950Nm峰值扭矩为2400Nm;额定转速为1005r/min峰值转速为3000r/min;额定电压为380V(AC)1.3液冷动力锂电池系统匹配考虑到城郊客车运营时间长使用环境相对复杂的特点本项目选用安全性高放电倍率大的锰酸锂电池动力电池总线电压主要由电机动力电池的特性决定现有动力电池要满足电机最大功率输出需求同时参照电池厂家的电芯特性和电池箱规格确定动力电池的额定总电压动力电池容量的确定必须考虑路况纯电动里程电池组一致性最低SOC等几个因素按中国城市客车典型工况[4]纯电续驶里程和等速工况纯电续驶里程需求计算最终选定电池容量为96Ah/525.6V总电量50.456kWh;电池系统具备峰值功率3C充放电能力并且满足在外界环境温度-30~45℃范围内正常工作防护等级IP68针对电池系统满足高低温充放电功率要求低温采用电加热方式高温采用液冷方式对电池系统进行散热选用PTC加热提高加热速率提高电池系统低温环境充放电性能针对电池系统高比能量的要求通过提高成组效率减少每个电池分摊的重量提高模组与电池箱空间利用率;采用结构合理的钣金冲压箱体减少焊接位置达到结构强度要求的同时又能减轻重量系统能量密度达到140Wh/kg采用高质量发泡硅橡胶密封圈设计提高抗压缩变形性能和反弹衰减性能;采用限位设计防止密封圈压缩过量提高密封圈使用寿命;选用高防护等级和高安全性的高低压连接器提高电池系统防护等级达到IP68防护等级要求1.4燃料电池系统参数匹配在燃料电池混合动力客车中燃料电池提供整车需求的平均功率根据汽车理论[3]可分别计算燃料电池客车在10~69km/h不同车速下平均需求功率并据此选定燃料电池系统的额定功率根据汽车理论最高车速需求功率可用下面公式求得:通过计算可得最高车速69km/h时需求功率为49.6kW根据中国典型城市客车循环工况[4]车辆运行平均车速在15~20km/h左右此时需求功率为13.6kW考虑电机驱动效率及整车附件功率(电空调电动助力转向电动制动气压泵等)实际选取燃料电池系统的功率为50kW可完全满足12m城市客车需求主DC/DC采用燃料电池系统专用升压DC/DCDC/DC输入电压120~240V(DC)输出电压430~605V(DC)其主要作用是通过升压与系统直流母线的电压等级进行匹配从而使得燃料电池系统功率输出与系统直流母线的电压之间不再有耦合关系从原理上说可以把燃料电池与主DC/DC组合看作一个供电电源该电源具有恒流源输出特性主DC/DC同时也通过对电堆输出工作点的调整延长了电堆的寿命通过上述分析最终确定燃料电池系统额定输出功率为50kW质量200kg储存温度-30~60℃燃料电池系统低温启动温度为-30℃系统噪声≤85dB(A)DC/DC额定功率50kW1.5供氢系统开发供氢系统分成氢存储供应子系统和氢安全预警子系统两个相对独立的子系统氢存储供应子系统包括氢气的加注储存和供应部分;氢安全预警子系统包括用于监测氢气泄漏的传感器及其信号处理部分以保证系统安全可靠实用及经济的要求氢系统须通过温度压力浓度传感器过流阀释放接口以实现超温保护超压保护过流保护和防碰撞等功能为保证氢系统安全性需要遵循以下设计原则:1)碰撞安全防护增加后碰撞检测装置当检测到碰撞发生时主动关断氢燃料系统供气阀门2)防泄漏措施保证零部件配合精度按照规范进行高低压泄漏检测各个连接点均不得有泄漏管路采用防振设计尤其是在管路拐弯的地方3)防氢气积聚措施对于系统零部件应尽可能集中安装分区布置4)防点火源措施实行氢电隔离防止在可能泄漏的区域出现火花;将系统进行可靠接地防止产生静电电磁阀等电气零部件和温度压力传感器均采用防爆型5)氢气泄漏监控在系统零部件密集布置的区域设置氢气泄漏监测探头将信号发送给控制器;控第1期朱鹤:12m氢燃料电池城市客车电电混合动力系统设计方案5制器根据探头探测到的氢气浓度值分别发出不同的报警信号采取不同的处理措施6)排空稀释根据燃料电池的不同工况计算或实际测量得出燃料电池在不同工况下的排空稀释通过清除空气中的杂质和实现氢气安全混合并通过控制系统来控制氢气的排放路径为满足整车续驶里程需求采用目前商用车常用的35MPa高压储氢系统由8只145L的高压储氢瓶存储氢气有效储氢量24.8kg等效发电量在335kWh左右可满足整车300km工况续驶里程需求2整车控制系统开发及性能仿真2.1整车控制系统开发氢燃料电池客车主要由整车控制系统储氢系统燃料电池系统辅助控制系统动力电池系统驱动电机系统等部件组成各部件通过CAN总线组成一个分布式控制系统采用锰酸锂电池与氢燃料电池的电电双能量源结构燃料电池作为主能量源提供车辆行驶的主要动力动力电池组是辅助能量源在汽车行驶中起到“削峰填谷”的作用如图2所示整车控制系统是燃料电池电动客车的大脑负责对燃料电池系统电机驱动系统动力转向系统再生制动系统和其他辅助系统进行监测和管理整车控制器通过CAN网络连接燃料电池系统电机系统操纵控制系统等动力系统主要零部件对整车进行功率控制能量管理等检测诊断控制2.2整车性能仿真分析1)仿真模型搭建基于符合城市实际的公交工况的燃料电池城市客车动力系统参数优化及评价采用CruiseMatlab/Simulink等专业软件开展燃料电池客车动力系统需求建模与仿真分析(图3)以动力性经济性为优化目标建立优化模型针对系统或零部件的参数进行优化设计确定最佳电电混合动力系统配置方案基于动力系统仿真模型对该方案进行评价形成公交工况大数据驱动的动力系统匹配优化与评价方法和建议。2)性能仿真结果整车0~50km/h加速时间10.39s;最大爬坡度17.29%;最高车速85km/h;CCBC续驶里程(开空调65%载荷)347km从仿真结果看该车各项性能仿真参数满足最初设计目标要求性能良好能够满足城市客车日常的运营需求3结束语相对目前新能源汽车中普遍应用的锂电池技术氢燃料电池技术是一种清洁环保的战略性高技术氢燃料电池汽车因其具有的环境友好性续航里程长加注燃料时间短无需充电等特点被视为最有前景的新能源电动汽车已被国际公认是未来新能源汽车驱动技术的终极解决方案技术前沿新能源汽车电池热管理设计、测试与仿真培训技术前沿锂电储能BMS与储能系统集成技术高阶培训公众号内容来源网络仅供学习交流侵删。微信公众号的参考资料已放在知识星球上欢迎大家的加入
