燃料电池／蓄电池混合动力车辆能效评估.pdfVIP

学兔兔 第6期(总第181期) 机 械 工 程 与 自动化 NO．6 2013年12月 MECHANlCAL ENGINEERING AUT()MATI()N Dec． 文章编号：1672-6413(2013)06-0109-03 燃料电池／蓄电池混合动力车辆能效评估 潘西湘，王月明，唐 阳 (西南交通大学机械学院机车车辆实验室，四川 成都 610031) 摘要：为替代传统车辆的非电气化区段内燃机驱动，研发了用燃料电池系统进行牵引供电的新型车辆。将燃 料电池／蓄电池 (简称 FC／Batt)混合动力系统装于试验车辆上，并在试验轨道上进行运行试验。阐述了 FC／Batt混合动力试验车辆的研发过程，并对混合动力系统的能效和燃料消耗率做了评估。 关键词：燃料电池；锂离子电池；混合动力；能效；燃料消耗率 中图分类号：TP273 文献标识码：A 0 引言 两辆，牵引功率由120 kW提高到360 kW，燃料(氢 目前，氢气作为燃料因能产生清洁高效的动力而 气)利用率由5 km／kg提高到7 km／kg，能源利用率 备受关注。为替代传统车辆内燃机驱动以及今后替代 提高了15 ，且实现了再生制动。 电力驱动，铁路技术研究所研发了用燃料电池驱动的 新型车辆，引入了足以驱动至少一辆车的100 kw级 燃料电池系统(简称FC系统)，并将其安装在试验车 辆上进行了运行测试。该车径实际运用还存在许多限 制，如输出功率不能达到传统车辆的加速性能，而且不 能利用再生能量[1]。本研究中，开发了锂离子电池系 图 1 FC／Batt混合动力试验车辆 统(简称Li—batt)、电池DC／DC变流器(Batt变流器) 1．2 系统结构 以及FC／Batt混合动力系统监控器，并将它们与FC FC／Batt混合动力系统很好地结合了燃料电池和 系统一起安装在R291试验车辆上，利用再生能量以 蓄电池的输出功率，避免因牵引逆变器输入电压波动 及辅助电源，建立了一套混合动力系统。本文将阐述 影响其加速性能。为充分利用感应电机产生的再生能 上述研发过程及不同运行条件下能源效率及燃料消耗 量，FC／Batt混合动力系统采用了如图2所示的结构。 率的评估结果。 该结构具有传统牵引系统的特点，如工作条件要求低、 1 FC／Batt混合动力系统的研发 可简化主电路等，最合适安装于传统车辆上。 1．1 系统试验车的技术参数 本研究中，构建了FC／Batt混合动力系统，并在 列车上进行了运行试验。图1为FC／Batt混合动力试 验车辆。混合动力系统包括：由输出直流电压800 V～ l 500 V、输出功率700 kw的单向DC／DC升压变流 器构成的FC变流器；容量为360 kW、能量为36 kWh 图 2 FC／Batt混合动力系统的结构框图 的锂离子电池；输出直流电压为600 V～1 500 V、输 1．3 锂电池的研发 出功率360 kW的双向DC／DC变流器构成的Batt变流