燃料电池有轨电车运营经济可行性分析

为研究燃料电池有轨电车在发展过程中面临的经济可行性问题,依据国内某条线路,调研并对比分析了传统接触网+APS供电有轨电车和燃料电池供电有轨电车的投资建设成本与运营维护成本,并结合燃料电池系统技术的进步对未来燃料电池有轨电车产业化相关投资的影响进行评估预测。分析结果表明:在现有燃料电池成本基础上,在建设成本方面,燃料电池有轨电车相对于传统接触网+APS供电有轨电车有所降低;在运营维护方面,燃料电池有轨电车所需花费大幅提升;但考虑到燃料电池技术在迅速发展,投入批量生产后的燃料电池有轨电车总成本将大幅降低,更具有明显经济优势。

燃料电池有轨电车声学优化

基于线路噪声实验,系统测试分析了燃料电池有轨电车的噪声特性,研究了噪声分布以及空气传声、结构传声路径对噪声的贡献。结果表明改善车辆地板、空调、顶板和风挡的隔声性能,尤其是在500～1250 Hz的1/3倍频带范围内的隔声性能将有助于改善车辆内部声学环境。优化燃料电池系统控制,降低冷却单元转速将有助于改善车辆外部声学环境。在此基础上提出减震降噪建议措施,再次进行线路噪声实验,结果表明该措施有效。

基于运行模式和动态混合度的燃料电池混合动力有轨电车等效氢耗最小化能量管理方法研究

清洁环保的燃料电池混合动力有轨电车近年来受到极大关注,其高效的能量管理方法对混合动力系统性能起到至关重要的作用。传统等效氢耗最小化方法的荷电状态(state of charge,SOC)平衡系数通常采用恒定值,而有轨电车在大功率峰值需求和减速制动过程中,恒定的SOC平衡系数不能满足瞬时等效氢耗最小的指标要求,并且在未知有轨电车工况条件下最优SOC平衡系数无法确定。针对上述问题,建立基于燃料电池/锂电池的混合动力有轨电车动力系统模型,并通过分析SOC平衡系数与氢耗特性,提出一种基于运行模式和动态混合度的等效氢耗最小化能量管理控制方法。该方法通过划分有轨电车运行模式,分析不同运行模式下SOC平衡系数与瞬时氢耗的关系,在此基础上提出基于运行模式和动态混合度的等效氢耗瞬时优化方法。结合有轨电车典型工况,搭建RT-LAB实时仿真平台,开展有轨电车能量管理系统实时仿真,并与传统等效氢耗最小化方法进行对比分析。结果表明,所提出的能量管理方法能够根据有轨电车工况的实时变化而自动分配需求功率,并在不同初始SOC的情况下,满足等效氢耗量最小的性能指标要求,提高整车燃料经济性。

燃料电池混合动力100%低地板有轨电车制动系统研发

通过介绍中车唐山机车车辆有限公司燃料电池/超级电容混合动力100%低地板有轨电车,详细阐述了制动系统的功能。文中介绍了燃料电池混合动力100%低地板现代有轨电车采用的液压制动系统。

有轨电车动力系统设计及参数优化

基于燃料电池有轨电车的整车工况,设计了“燃料电池+动力电池”的动力系统结构。以燃料电池功率和动力电池单体并联数量作为优化参数,设计了联合优化算法结构。采用庞特里亚金极小值原理分配燃料电池和动力电池功率,确定燃料电池功率和动力电池容量参数组合可行区域,并解决在不同参数组合条件下最优状态初值的选取问题,得到了成本最小的最佳参数组合并作为参数优化结果。研究结果表明:随着燃料电池功率逐渐增加,燃料电池工作点移动到高效率区域,同时燃料电池最大效率点在约为占总功率的18%上,参数优化结果为今后的工程化设计提供技术支撑。

燃料电池混合动力系统参数匹配与多目标优化

在满足机车动力性能需求的条件下,运用参数匹配方法对燃料电池系统的重量、体积指标进行了优化.首先,搭建了机车动力学模型,针对列车运行的加速启动、匀速爬坡、最大时速运行3种关键工况,分别得到3个需求功率峰值;其次,基于传统方法,以最大需求功率峰值为目标,分析了超级电容-动力电池配比;然后,在传统方法基础上,采用改进粒子群算法(improved particle swarm optimization,IPSO),进行了基于系统重量和体积的多目标优化参数匹配计算,得到了最优解;最后,对传统方法和多目标优化方法进行了对比分析.研究结果表明:两种方法均能满足列车动力需求;采用多目标优化方法,为同型燃料电池混合动力有轨电车配置2套150 kW燃料电池,124个超级电容(48 V,165 F)和337个动力电池(3.7 V,9 A h).车辆经32.24 s加速可达时速70 km/h,最大爬坡能力为85.5‰,持续爬坡能力为732.5 m;相比较传统方法,重量和体积优化率分别达到83.075%和86.696%.

氢燃料电池应用进展

氢燃料电池技术的应用在近几年得到了长足的进步,已经扩展到很多领域。本文首先主要对交通、物流和船舶等领域,特别是大巴车、重型卡车、列车和船舶等领域内氢燃料电池应用的最新进展进行了综述,之后针对我国在上述方向与世界先进国家之间的差距进行了建设性的讨论。

基于ANSYS的燃料电池低地板车体强度分析

本文介绍了薄壁筒型整体承载的燃料电池低地板有轨电车车体结构及特点.在三维模型软件Pro/E中建立了车体的模型,依据欧洲标准确定了载荷参数及工况,运用有限元分析软件AYSYS求解器进行求解,得到车体结构在给定工况下所产生的应力.结果表明该燃料电池低地板铝合金车体的强度满足要求,同时为此类车体结构再优化设计、结构改进提供了参考依据.