具有飞轮储能系统的氢燃料电池客车仿真分析

具有飞轮储能系统的氢燃料电池客车仿真分析

本文主要对新型城市客车进行设计，降低温室气体的排放，提高车辆的工作效率。客车使用由混合动力单元提供动力的2个电动牵引电机，而混合动力单元是由电源转换器将氢燃料电池与飞轮储能系统连接。混合动力单元将氢燃料电池作为恒定电源，利用飞轮储能系统处理车辆负荷变化，其中飞轮常用的旋转速度范围为6900～13500r/min，氢燃料电池的功率为8.2kW。建立数值模型用以模拟动力总成部件，并在欧洲标准循环工况下对城市客车（承载能力为15名乘员）进行仿真试验。车辆完成整个循环需要1.607MJ的电能，而飞轮储能系统输出的能量为0.666MJ。

仿真结果表明，①当燃料电池的输出功率高于车辆的牵引功率、飞轮储能系统存储氢燃料电池中过多的电量时，飞轮的旋转速度增加；②当车辆的牵引功率超过氢燃料电池的输出功率，飞轮储能系统为车辆提供能量；③燃料电池的规模需要与飞轮储能系统在循环起始和结束时的能量需求相对应；④飞轮储能系统能够高效率存储再生制动产生的能量，即在循环过程中，飞轮储能系统能够回收由再生制动产生的能量，且其能量占车辆总驱动能量的36%；⑤当利用锂离子电池代替飞轮为车辆提供能量时大概需要160kg的电池，而飞轮储能系统的质量为45kg，即飞轮储能系统减轻了车辆的质量。

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

编译：赵唤