燃料电池汽车基本技术及发展综述

燃料电池（FC）是将燃料中的化学能转换成电能的发电装置,它具有高效、清洁的特点,目前已经成为电力能源领域的研究热点,其中装备燃料电池的电动汽车是其主要的研究和应用对象。简介了燃料电池的能量转换电化学过程,归纳了燃料电池汽车（FCV）的结构和工作原理,并指出燃料电池汽车具有效率高、续驶里程长、绿色环保、低噪声的优点。基于现有研究,提出了燃料电池汽车整车总体设计、动力系统参数匹配、电机的控制技术、整车通信网络技术、增湿系统、车载供氢系统等的具体实现方案,分析了国内外燃料电池汽车研究和应用领域的现状,指出了我国燃料电池汽车存在的系列问题。未来燃料电池汽车技术将向FC模块化、动力系统混合化、燃料电池汽车产业联盟化的方向发展,以符合重点发展客车和专用车,降低成本和完善配套设施等应用需求。     

燃料电池客车驱动系统传导骚扰源的统计分析

新型燃料电池客车的驱动系统工作时将产生较强的电磁骚扰,可能引起较为严重的电磁兼容问题,威胁其安全运行。为此对开发的新型燃料电池客车产生的电磁骚扰进行了大量的测量,发现其驱动系统中的骚扰源存在较大的随机性。故利用统计电磁学的方法分析了驱动系统中逆变器输入端存在的一类传导骚扰源的时域特性,得出此类骚扰源随时间呈正态分布,随电机功率电压参数呈近似线性递减变化和时间参数呈近似线性递增变化的基本规律。该结果可用于进一步的仿真分析和其他电磁兼容研究工作。     

燃料电池汽车续驶里程测量方法的研究

开展了燃料电池汽车续驶里程的测试评价方法的研究,测试了电-电混动燃料电池汽车能耗、氢气消耗量,并形成针对不同燃料电池汽车类型的续驶里程评价方法.通过测试与分析结果,提出增加燃料电池汽车续驶里程的建议和参考.     

基于试验场道路试验的汽车用PEMFC故障分析

针对车用燃料电池使用特点,设计了一次汽车试验场道路耐久试验,以研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)在试验场道路下的故障特点.定义了燃料电池故障等级,借助可靠性理论分析得到了故障增长趋势,分析了故障特点.试验结果表明:燃料电池是整车的主要故障源.功率输出类故障频繁发生.     

燃料电池城市客车混合动力测试平台系统设计

燃料电池城市客车混合动力测试平台系统主要由燃料电池、动力蓄电池(铅酸电池)、DC/DC变换器、牵引电机、测功机等部件组成。通过平台控制策略的研究与系统集成,平台实现了负载均衡,能够模拟城市客车工况运行。     

燃料电池电动汽车关键技术探究

燃料电池汽车作为高效清洁的电动汽车,相对于传统的内燃机汽车,动力传动系统采用电动机替代了内燃机成为燃料电池汽车的动力源。介绍了燃料电池汽车技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动系统、整车集成技术和仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。     

基于AMESim的燃料电池系统低温起动仿真

当前燃料电池汽车受到越来越多的关注,而燃料电池汽车商业化前还有很多问题亟需解决,其中燃料电池系统低温起动便是一个重点难题。使用AMESim软件建立了一个燃料电池一维系统模型,针对燃料电池系统恒电压和恒电流低温起动过程进行了研究。研究发现,较低的起动电压和较高的起动电流更有利于低温起动过程,且恒电压起动比恒电流起动更具优势。     

燃料电池电动汽车前景分析

燃料电池具有能量转换效率高和“零排放”特点,因而成为电动汽车的候选电源。分析了各国燃料电池电动汽车的开发情况,结果表明,燃料电池系统使用寿命太短,成本价格太高,系统可靠性有待提高,氢源系统也需要优化;燃料电池汽车的性能/价格比距离市场要求相差太远,离商品化还有很长的道路。     

燃料电池汽车混合动力系统怠速启停控制研究

车用质子交换膜燃料电池在怠速工况下的启动停机过程是影响燃料电池寿命及制约其商业化应用的主要技术难题.结合现有文献及实验研究对某燃料电池汽车混合动力系统,分析了怠速控制要求,提出适用于燃料电池汽车混合动力系统的怠速启停控制策略,描述了燃料电池系统在控制过程的工作流程,并在Matlab/Simulink的Stateflow中搭建控制算法.经台架实验数据分析,验证其控制策略过程可根据整车功率需求满足燃料电池汽车怠速启停需求功率.结果表明,怠速控制过程可由辅助电源和车辆系统状态来实现,对缩短燃料电池混合动力系统怠速过程的启动时间和实现燃料的高效利用具有重要意义.     

质子交换膜燃料电池系统低温起动仿真

当前燃料电池汽车受到越来越多的关注,而燃料电池汽车商业化还有很多问题亟需解决,其中燃料电池系统低温起动是一个重点难题。使用AMESim软件建立了一个燃料电池一维系统模型,针对影响燃料电池系统低温起动性能的各个因素进行了研究。仿真结果显示,较低的起动电压有利于低温起动过程,温度越低低温起动越困难,反应气体的温度对低温起动过程影响不大。     

燃料电池客车驱动系统传导性骚扰的仿真

燃料电池混合动力汽车中的驱动系统是此类车辆上主要传导性骚扰源之一,其产生高频骚扰的主要原因是逆变器内部IGBT开断过程引起很大的电压电流变化。为了研究IGBT引起的电磁骚扰机理,建立了同时包括逆变器开关管动作引起的时变参数模型和集肤效应引起的电缆电机系统的频变参数模型的驱动系统高频参数模型。针对实际的燃料电池客车,应用矢量匹配法使有理式近似拟合电缆电机系统的复杂频变参数,再折算到时域,从而在时域电路求解中同时考虑这两类复杂参数的作用,计算效率大为提高,并为实测结果所验证。     

Improvements in EMC performance of inverter-fed motor drives

An experimental investigation of conducted radio-noise emission from a conventional pulse width modulated (PWM) inverter of medium power feeding an induction motor is described. It is determined that the inverter system generates considerable impulse currents through the power leads feeding the system resulting in serious conducted electromagnetic interference (EMI) problems and significant voltage waveform distortion in the power system. The dominant emission sources in the system are identified. A proposed model of the drive system for the purpose of evaluation of EMI are developed. Several low-cost strategies for improvement in EMC performance of the PWM inverter are then proposed. Experimental results demonstrate that disturbance from the modified system can be dramatically reduced, and that the EMC performance of the system has come very close to meeting the IEC CISPR and FCC limits on conducted emissions for digital devices     

用于新能源汽车IGBTs分立器件并联技术分析

针对新能源汽车应用涉及的各种电力变换单元,从IGBTs和MOSFET的芯片结构特点、输出特性以及市场价格等方面比较,指出IGBTs分立器件并联技术更适合车载充电器、充电桩以及10 kW以下电机驱动控制器;接着通过IGBTs的开关过程分析,强调了IGBTs分立器件并联应用中的设计要点;最后提供了IGBTs分立器件并联用于车载升压型小功率电机驱动控制器的主回路设计和均流实验波形,对新能源汽车电控单元产品和系统开发有一定的借鉴和指导意义。     

PWM变频调速电动机端子上电压特性的研究

研究了脉宽调制 (PWM)变频调速电动机接线端子上的电压特性 ,给出了电动机和逆变器上电压波形的测量结果 ,并应用传输理论分析了产生脉冲上升沿的过冲高频振荡的波传播过程 ,讨论了电动机接线端子上电压特性与电缆参数的关系 ,以及改善电压特性要采取的初步措施。     

低压直流电机的电磁发射特性的研究

因为低压直流电机EMC特性会对整车EMC特性产生影响,针对低压直流电机干扰信号超过上限时,将会导致电动汽车安全性降低问题,对低压直流电机的电磁发射特性进行研究,包括低压直流电机的阻抗特性、辐射发射特性、瞬态传导发射特性。抑制电磁干扰的措施有接地、屏蔽、滤波等,以中国汽车技术研究中心对某一新型电动汽车电磁兼容性研究为背景,对电磁屏蔽技术进行研究。测试结果表明,电磁屏蔽可以解决低压直流电机的电磁辐射干扰对整车EMC 特性影响的问题。     

电动汽车驱动系统EMC问题研究现状

由于电动汽车的车内存在大功率、大电流的驱动系统,电磁干扰特性同传统车辆相比有很大不同.大功率的电力电子装置在运行过程中会产生很强的电磁干扰,可能会使整车运行不稳定或影响车载或车外附近电气设备的正常工作.目前还没有专门针对像电动汽车驱动系统这样大功率、大电流零部件的电磁兼容标准,传统的电磁兼容检测方法和试验布置也不再适用...     

改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制策略

探讨了一种改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制系统,提出了母线电压提升的控制策略。文章定性分析了电动汽车在加速等工况下蓄电池组的电压跌落对驱动性能的影响。采用双向Z源逆变器拓扑,根据异步电机运行特性和车辆的动力性需求升高直流母线电压,针对电压降落较大导致的电机驱动力矩减少和电动汽车高速运行时电机输出功率不够的问题进行解决,改善其动力性能。对纯电动汽车Z源逆变器系统的性能进行了仿真和实验。结果证实了控制策略的可行性和有效性。     

合同能源管理在炼钢厂节能改造中的应用

介绍中天钢铁集团有限公司利用高压变频器对电炉2台1250kW除尘风机高压电动机进行调速运行,运用合同能源管理模式,结合电炉除尘工艺,采用高压变频器的节能控制功能,进一步发挥风机系统运行效率,取得了明显的节能效益。     

Analysis of PWM GTO Current Source Inverter-Fed Induction Motor Drive System

A GTO current source inverter which consists of six main GTO's, two auxiliary GTO's, and three capacitors is presented. This inverter can supply both the sinusoidal voltage and current to the motor by pulsewidth modulation (PWM) techniques. The normal PWM pattern produced by two control signals with the carrier and the modulating waves and the optimal PWM pattern determined by the harmonic analysis are described. The experimental waveforms for 2.2-kW induction motor drives are given and the circuit operation of this inverter in the PWM technique is clearly shown. In addition, the steady-state characteristics of this inverter-induction motor drive system are analyzed by the state-variable methods, and a close agreement between the analyzed and the experimental waveforms is obtained. It is shown that the harmonic components are eliminated or reduced by using the optimal PWM pattern, and the new inverter with sinusoidal current and voltage is very excellent for ac motor drive.