燃料电池重型卡车动力系统设计(含CAD零件图装配图)

燃料电池重型卡车动力系统设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,论文说明书18000字,CAD图8张)
摘要
重型卡车作为一种重要的转运交通工具，具有功率大、载重量大、运行时间和里程长等特点，也是汽车排放里面的重要运动污染源。新能源汽车对于解决环境污染和能源危机问题具有非常深远的意义，已经掀起了一波新能源汽车的研究热潮。
本文旨在根据新能源汽车的基本要求，突出于燃料电池汽车用于重型卡车的先进性和环保优势，设计一种柴油重整固体氧化物燃料电池重型卡车的动力系统。对燃料电池及柴油重整器、动力蓄电池、电动机等主要动力部件进行参数计算和部件选型，并通过分析比较选择合适的整体动力系统结构布置方案，把燃料电池作为重型卡车増程器来提高车辆的续航里程和构建适合于该动力系统的开关和功率跟随式控制策略，最后对设计的燃料电池重型卡车动力系统应用ADVISOR 2002软件进行仿真分析，对照于初始设定的目的性能设计指标及传统燃油车，整车动力性基本满足设计指标，燃油经济性相比于改型前的传统燃油重型卡车明显更优。
关键词：重型卡车；燃料电池；动力系统；仿真分析

Abstract
Heavy truck, as an important means of transport, has the characteristics of high power, heavy load, long running time and mileage. It is also an important source of sport pollution in vehicle emissions. New energy vehicles have far-reaching significance in solving environmental pollution and energy crisis, and have set off a wave of research upsurge on new energy vehicles.
The purpose of this paper is to design a power system of diesel reforming solid oxide fuel cell heavy truck based on the basic requirements of new energy vehicles, highlighting the advanced and environmental advantages of fuel cell vehicles for heavy trucks. The parameters of fuel cell and diesel reformer, power storage battery, motor and other main power components are calculated, and the appropriate overall power system structure layout scheme is selected through analysis and comparison. Fuel cell is used as a heavy truck booster to improve vehicle endurance and construct switch and power following control strategy suitable for the power system. Finally, the control strategy of fuel cell is put forward. The power system of fuel cell heavy truck is simulated and analyzed by ADVISOR 2002 software. Compared with the original designed target performance design index and the traditional fuel truck, the power performance of the whole vehicle basically meets the design index, and the fuel economy is obviously better than that of the traditional fuel heavy truck before the modification.
Key Words：Heavy truck，Fuel cell，Power system，Simulation analysis

燃料电池重型卡车动力系统设计
2.1 燃料电池汽车动力系统结构及布置方案
氢燃料电池在推广中还遇到了一系列的问题，如工业H2纯度在96%，提纯到燃料电池所需的纯度99.99%还需消耗大量能量；H2压缩运输成本高；H2是分子量最小的气体，非常活跃，存在着存储安全问题。而柴油是目前使用最广泛的能源之一，是最理想的二次能源，配套产业链十分完善，因此有必要对柴油作为能源载体进行设计。柴油重整固体氧化物燃料电池作为最新一代的氢燃料电池技术，处于新能源汽车技术的最前沿，也是目前最符合新能源重型卡车市场需求的技术路线。
由于重型卡车在启动、爬坡和加速时都需要很大的功率，但是以燃料电池目前所能提供的最大功率无法单独满足其所需，因此本文选择把燃料电池作为増程器用以来延长重型卡车工作里程，燃料电池重型卡车将燃料电池作为増程器，采用的是燃料电池和动力电池（FC+B）的动力系统能源混合模式。因为相对于该模式燃料电池+超极电容（FC+B）模式中超极电容器比能量低，仅仅能持续提供大约1分钟的峰值功率；而燃料电池+动力电池+超级电容（FC+B+C）模式结构复杂，增加了电池维护及更换成本，整车控制策略复杂，需要通过进一步的研究。
直接燃料电池动力系统应用在燃料电池增程式动力系统时，电机制动时不能回收制动能量，甚至制动时产生的反向电压可能会加在燃料电池的两端损坏电池。因此选择间接燃料电池动力系统，该系统燃料电池通过DC/DC变换器和动力蓄电池并联于驱动电机，DC/DC变换器可以防止反向电压加到燃料电池两端，起到保护燃料电池的作用。柴油重整燃料电池增程式重型卡车动力系统结构图如图2-1所示。

本文所研究设计的燃料电池重型卡车是基于某品牌传统重型卡车改型而来，其整车性能参数如表2.1所示，表2.2为所设计的燃料电池重卡性能参数指标。
表2.1 整车性能结构参数
结构参数    数值
整车整备质量m’(kg)    8680
满载质量m(kg)    25000
迎风面积A（m2）    7.7
空气阻力系数CD    0.8
滚动阻力系数f    0.02
轮胎滚动半径r（mm）    505.58
整车尺寸（m）    7.05*2.55*3.56
轴距（mm）    1800+5000
最大车速（km/h）    98
最大功率（kW）    210
最大扭矩(Nm)    1020
主减速比i0    4.44
表2.2 整车性能设计指标
性能指标    数值
最高车速    98km/h
0-50km/h加速时间    ≤20s
最大爬坡度    ≥20%（汽车满载，爬坡车速为8km/h)
纯电动续航里程    ≥30km(汽车满载，以30km/h的巡航车速)
 

目录
第一章 绪论    1
1.1 研究背景    1
1.2 国内外研究现状    2
1.2.1 燃料电池重型卡车国内研究现状    2
1.2.2 国外研究现状    3
1.3 本文主要研究内容    4
第二章 燃料电池重型卡车动力系统设计    6
2.1 燃料电池汽车动力系统结构及布置方案    6
2.2 燃料电池重型卡车动力系统主要部件选型及参数选择    8
2.2.1 燃料电池选型及参数选择    8
2.2.2 驱动电机选型及参数选择    12
2.2.3 动力蓄电池选型及参数选择    16
2.2.4 重整器的选型及工作过程    17
2.3 本章小结    19
第三章 燃料电池控制策略研究    20
3.1 燃料电池重型卡车控制系统分析    20
3.2 燃料电池重型卡车的工作模式和能量传递分析    21
3.3 燃料电池控制策略搭建    22
3.3.1 控制策略的对比分析及选择    22
3.3.2 燃料电池开关和功率跟随式控制策略的构建    24
3.4 本章小结    26
第四章 燃料电池重型卡车动力系统仿真    27
4.1 ADVISOR软件介绍    27
4.2 车辆参数配置    27
4.3 仿真循环工况设置界面    29
4.4 仿真结果输出界面    30
4.5仿真结果分析    31
4.6 本章小结    34
第五章 结论    35
5.1 全文总结    35
5.2 全文展望    35
参考文献    36
致谢    39