基于ADVISOR平臺(tái)的燃料電池電電混合客車建模與仿真

王心宏， 馮秀將， 黃接銀

(中國(guó)恒天江西凱馬百路佳客車有限公司， 南昌 330013)

燃料電池汽車以其高效率、零污染、零排放的優(yōu)勢(shì)被世界汽車業(yè)看作未來(lái)新能源汽車發(fā)展的重要方向。本文在MATLAB/ADVISOR的環(huán)境下，搭建燃料電池電電混合客車仿真模型，并基于接近實(shí)際使用路況的循環(huán)工況進(jìn)行仿真。

1 燃料電池電電混合客車建模

ADVISOR為美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL在MATLAB軟件環(huán)境下開發(fā)的高級(jí)車輛仿真器。可對(duì)車輛的多種性能快速仿真，具有良好的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。

1.1 燃料電池客車動(dòng)力架構(gòu)

我司應(yīng)客戶的要求定制化開發(fā)燃料電池電電混合客車。將燃料電池(FC)與動(dòng)力電池(B)組合，可發(fā)揮燃料電池能量密度大和動(dòng)力電池功率密度大的優(yōu)點(diǎn)，采用電機(jī)直驅(qū)方式，電電混合的動(dòng)力架構(gòu)如圖1所示。

圖1 FC+B電電混合架構(gòu)

1.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)ADVISOR建模

1.2.1 電機(jī)選型

要在ADVISOR建立電機(jī)模型，首先要進(jìn)行電機(jī)選型。

1) 最大凈功率的計(jì)算。驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率為不小于最高車速所需功率與最大爬坡度所需功率中的最大值：≥max(,)

① 根據(jù)整車最高車速確定需求功率：

(1)

代入相關(guān)數(shù)據(jù)：總質(zhì)量=18 000 kg、迎風(fēng)面積=8.75 m、最高車速=100 km/h、滾動(dòng)阻力系數(shù)= 0.01、風(fēng)阻系數(shù)= 0.5、傳動(dòng)系統(tǒng)效率= 0.9，得= 118 kW。

② 根據(jù)最大爬坡度確定需求功率：

(2)

代入相關(guān)數(shù)據(jù)(以25 km/h勻速通過(guò)18%的最大值坡度)得= 255 kW。

2) 峰值轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。電機(jī)的峰值扭矩應(yīng)滿足最大爬坡度的要求：

≥(cos+sin)()

代入相關(guān)數(shù)據(jù)(輪胎滾動(dòng)半徑=0511 m，傳動(dòng)系統(tǒng)最大傳動(dòng)比=563)得≥3 323 N·m(tg= 18)。

考慮車輛實(shí)際運(yùn)行路況為連續(xù)長(zhǎng)坡所需的功率、扭矩裕量，最終選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大凈功率為350 kW/(900～3 400)r/min，最大轉(zhuǎn)矩為3 500 N·m/(500～900)r/min，額定電壓600 V。……