大功率型氢燃料电池重卡动力系统匹配设计

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.02.006

摘要/Abstract

摘要：

针对大功率型氢燃料电池重卡动力系统设计尚无成熟控制策略问题，提出了动力系统匹配设计中大功率型氢燃料电池保护优先的控制策略。根据该策略确定设计流程、零部件选型、参数匹配和计算。在此基础上，进行了动力系统构型优化，并基于稳态工况进行了燃料电池选型，同时综合考虑重卡实际工况特性和效率特性对氢燃料电池、动力电池和电机的功率以及传动比等参数进行匹配设计和零部件参数确定。基于设计结果，在 Cruise中建立大功率型氢燃料电池重卡整车模型进行分析和优化，根据设计和优化结果完成了原型车的设计和制造，并初步进行了总体性能参数的验证。本研究为大功率型氢燃料电池重卡动力系统的匹配设计提供了参考。

关键词: 氢燃料电池, 重卡, 动力系统, 参数匹配, 动力性能

Abstract:

In order to solve the problem that there is no existing mature control strategy for the power system design of high power hydrogen fuel cell heavy?duty truck， the control strategy with priority of high power hydrogen fuel cell protection in power system matching design is proposed. According to the strategy， the design process， parts selection， parameter matching and calculation are determined. On this basis， the configuration optimization of the power system is carried out， and the fuel cell type selection is carried out based on the steady state conditions. Meanwhile， taking into consideration of the actual working condition characteristics and efficiency characteristics of heavy?duty trucks， the hydrogen fuel cell power， power cell power， motor power and speed ratios are designed and the parameters of parts are determined. Based on the design results， a high power hydrogen fuel cell heavy?duty truck model is established in Cruise for analysis and optimization. According to the design and optimization results， the prototype vehicle is designed and manufactured， and the overall performance parameters are preliminary verified. This study provides a reference for the matching design of power system of high power hydrogen fuel cell heavy?duty truck.

Key words: hydrogen fuel cell, heavy?duty truck, power system, parameter matching, dynamic performance

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图/表 16

图 1

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参考文献 12

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参数	数值
车型尺寸/mm	6920×2550×3970
结构类型	并联式
整车质量/kg	46 000
轴距/mm	4 200
滚动阻力系数	0.012
迎风面积/m²	9.45
最高车速/（km·h^-1）	85
最大爬坡度/%	20
风阻系数	0.65
系统效率	0.92
滚动半径/mm	572
续航里程/km	≥400

参数	数值
电机型式	永磁同步电机
额定功率/kW	150
额定转矩/（N·m）	800
峰值功率/（kW）	250
峰值转矩/（N·m）	1 600
额定转速/（r·min^-1）	1 800
最高转速/（r·min^-1）	3 500
防护等级	IP67
冷却方式	液冷

名称	参数
变速器挡位数	6
变速器主减速比	6.833
驱动桥速比	4.11

参数	数值
燃料类型	氢气
电堆尺寸/mm	1100×510×250
冷却方式	液冷
工作环境温度/℃	-10～45
氢气气源压力/ MPa	35
额定功率/kW	95
峰值功率/kW	97
输出电压范围/V	260-500
输出电流范围/A	0-500

项目名称	技术参数
电芯规格/ （A·h）	228
标准箱大小/ mm	C箱：1060×630×240； G箱：950×630×240
成组方式	1P48S
总电量/（kW·h）	127.7
额定电压/V	560.28
持续充放电/A	228
热管理策略	加热膜加热，液冷
充电方式	单枪快充