具有飛輪儲能系統(tǒng)的氫燃料電池客車仿真分析

本文主要對新型城市客車進(jìn)行設(shè)計，降低溫室氣體的排放，提高車輛的工作效率。客車使用由混合動力單元提供動力的2個電動牽引電機，而混合動力單元是由電源轉(zhuǎn)換器將氫燃料電池與飛輪儲能系統(tǒng)連接?；旌蟿恿卧獙淙剂想姵刈鳛楹愣娫?，利用飛輪儲能系統(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)值模型用以模擬動力總成部件，并在歐洲標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況下對城市客車（承載能力為15名乘員）進(jìn)行仿真試驗。車輛完成整個循環(huán)需要1.607MJ的電能，而飛輪儲能系統(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、飛輪儲能系統(tǒng)存儲氫燃料電池中過多的電量時，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)模需要與飛輪儲能系統(tǒng)在循環(huán)起始和結(jié)束時的能量需求相對應(yīng)；④飛輪儲能系統(tǒng)能夠高效率存儲再生制動產(chǎn)生的能量，即在循環(huán)過程中，飛輪儲能系統(tǒng)能夠回收由再生制動產(chǎn)生的能量，且其能量占車輛總驅(qū)動能量的36%；⑤當(dāng)利用鋰離子電池代替飛輪為車輛提供能量時大概需要160kg的電池，而飛輪儲能系統(tǒng)的質(zhì)量為45kg，即飛輪儲能系統(tǒng)減輕了車輛的質(zhì)量。

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

編譯：趙喚