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燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计

陈维荣,  张国瑞,  孟翔,  卜庆元,  李奇

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陈维荣, 张国瑞, 孟翔, 卜庆元, 李奇. 燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
引用本文: 陈维荣, 张国瑞, 孟翔, 卜庆元, 李奇. 燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
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CHEN Weirong, ZHANG Guorui, MENG Xiang, BU Qingyuan, LI Qi. Dynamic Performance Analysis and Design of Fuel Cell Hybrid Locomotive[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
Citation: CHEN Weirong, ZHANG Guorui, MENG Xiang, BU Qingyuan, LI Qi. Dynamic Performance Analysis and Design of Fuel Cell Hybrid Locomotive[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
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燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
基金项目: 

十二五国家科技支撑计划资助项目（2014BAG08B01）

国家自然科学基金资助项目（61473238，51407146）

四川省杰出青年基金资助项目（2015JQ0016）

详细信息
    作者简介:

    陈维荣(1965-),男,教授,博导,研究方向为电力系统及其自动化、工业监控技术、新能源技术及其应用,E-mail:wrchen@home.swjtu.edu.cn

Dynamic Performance Analysis and Design of Fuel Cell Hybrid Locomotive

    摘要
  • 摘要: 为解决燃料电池混合动力有轨电车中燃料电池（FC）动态响应慢、输出特性软，且无法回收制动能量的问题，提高整车的动力性能和经济性能，在Matlab平台下，以两动一拖编组型燃料电池混合动力有轨电车为例，分析了在最高运行速度、最大加速度和爬坡度这3种典型工况下分别由燃料电池、蓄电池（B）和超级电容（SC）供电的动力和能量需求特性.在此基础上，根据指定工况要求提出了不同的配置方案，并探究了混合动力方案的可行性.研究结果表明：为满足有轨电车以1 m/s2的加速度加速到30 km/h并持续加速到70 km/h的动力性能要求，配置两套150 kW的燃料电池系统、800节蓄电池和108个超级电容模块的三混动力系统是一种可行且合理经济的方案，可为同类混合动力有轨电车的设计提供参考.

     

    Abstract: Fuel cells (FCs) for hybrid locomotives have slow dynamic responses and soft output characteristics, and are incapable of recovering regenerative energy in the braking process. In order to cope with these issues and improve the dynamic and economic performance of FC hybrid locomotives, a locomotive composed of two motor units and one trailer unit was used as a prototype on the Matlab platform to analyze the power and energy requirements of the locomotive when it is powered by FC, battery (B) and super-capacitor (SC) in typical cases, of the maximum speed, acceleration and slop. According to the analysis results, six configuration schemes of hybrid power were proposed, and their feasibility were discussed. The results show that the configuration with 2 sets of FC systems, 800 batteries and 108 super-capacitors is a feasible, reasonable and economic scheme to satisfy the power requirement of the locomotive to speed up to 30 km/h with 1 m/s2 acceleration and then continuously up to 70 km/h. This may provide a reference for the model selection in design of the same kind FC hybrid locomotives.

     

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    • 参考文献(15)
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  • 收稿日期:  2015-05-05
  • 刊出日期:  2017-02-25

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