具有飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的氫燃料電池客車仿真分析

本文主要對(duì)新型城市客車進(jìn)行設(shè)計(jì)，降低溫室氣體的排放，提高車輛的工作效率。客車使用由混合動(dòng)力單元提供動(dòng)力的2個(gè)電動(dòng)牽引電機(jī)，而混合動(dòng)力單元是由電源轉(zhuǎn)換器將氫燃料電池與飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)連接?；旌蟿?dòng)力單元將氫燃料電池作為恒定電源，利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)處理車輛負(fù)荷變化，其中飛輪常用的旋轉(zhuǎn)速度范圍為6900～13500r/min，氫燃料電池的功率為8.2kW。建立數(shù)值模型用以模擬動(dòng)力總成部件，并在歐洲標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況下對(duì)城市客車（承載能力為15名乘員）進(jìn)行仿真試驗(yàn)。車輛完成整個(gè)循環(huán)需要1.607MJ的電能，而飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的能量為0.666MJ。

仿真結(jié)果表明，①當(dāng)燃料電池的輸出功率高于車輛的牽引功率、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)氫燃料電池中過多的電量時(shí)，飛輪的旋轉(zhuǎn)速度增加；②當(dāng)車輛的牽引功率超過氫燃料電池的輸出功率，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)為車輛提供能量；③燃料電池的規(guī)模需要與飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在循環(huán)起始和結(jié)束時(shí)的能量需求相對(duì)應(yīng)；④飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠高效率存儲(chǔ)再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量，即在循環(huán)過程中，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠回收由再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量，且其能量占車輛總驅(qū)動(dòng)能量的36%；⑤當(dāng)利用鋰離子電池代替飛輪為車輛提供能量時(shí)大概需要160kg的電池，而飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的質(zhì)量為45kg，即飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)減輕了車輛的質(zhì)量。

D’Ovidio G.et al.Electric Vehicle Conference.2014.

編譯：趙喚