论文部分内容阅读
该文对燃料电池电动车电驱动系统进行了深入的研究。通过分析燃料电池的本质及其工作特性，提出了对燃料电池电动车电驱动系统的性能要求。基于对已有的燃料电池电驱动系统进行的分析，设计了适用于燃料电池电动车的电驱动系统结构，并对组成系统的各个部分的结构和参数设计进行了讨论。根据燃料电池数学模型以及燃料电池发电效率和输出电压之间的关系，分析了燃料电池在电动车上应用存在的体积和发电效率之间的矛盾关系，并给出了优化计算的方法。同时给出了驱动系统其他部分的结构和参数的选择及计算。
针对燃料电池功率输出变化缓慢的特点，提出了一种新的峰值功率系统(PPS)装置结构。这种新型PPS装置不仅可以吸收电动车制动时电动机回馈的能量，还可以吸收此时燃料电池输出的多余功率。新型PPS装置还可以在电动车负载波动时从直流母线上吸收功率或输出功率到直流母线，一定程度上维持了燃料电池输出功率的稳定，改善了燃料电池的发电效率。通过计算仿真研究了新型PPS装置的可行性，并计算了在FTP-75循环下引入PPS装置所能节约的能量。考虑到燃料电池输出电流变化会影响到燃料电池的发电效率，在燃料电池输出端引入了LC低通滤波电路，减小了燃料电池的输出电流纹波，进一步改善了燃料电池的工作效率。
在考虑燃料电池本身损耗的基础上，提出了整个电驱动系统稳态运行下的优化效率控制方法。通过改变电动机励磁电流降低电动机工作所需直流母线电压，同时降低直流变换器的占空比，使得燃料电池输出电流减小，提高了燃料电池发电效率。通过对系统各部分损耗的分析，建立了整个电驱动系统的损耗模型。通过对整个系统在不同励磁电流、不同直流变换器占空比下的损耗的仿真计算，得到在不同工况下使得系统损耗最小的电机励磁电流和直流变换器占空比。
该文研制了一套燃料电池电动车电驱动系统样机，通过实验验证了提出的整个系统损耗模型的有效性和精度。并针对不同负载下系统稳态损耗和电机励磁电流和直流变换器占空比的关系进行了实验研究。通过实验验证了该文提出的优化效率控制方法是正确而可行的。