燃料电池混合动力系统优化控制策略

针对车用燃料电池蓄电池混合动力系统的特点设计了优化的能量管理策略。采用动态规划算法对目标驾驶循环进行全局优化,对最优能量分配策略进行分析,提取相应的控制规则,并设计了基于模糊控制的燃料电池混合动力系统实时控制策略。仿真及台架试验结果表明该控制策略能够控制燃料电池工作在高效区,提高整车的燃料经济性。     

燃料电池混合动力系统优化控制策略

针对车用燃料电池蓄电池混合动力系统的特点设计了优化的能量管理策略。采用动态规划算法对目标驾驶循环进行全局优化,对最优能量分配策略进行分析,提取相应的控制规则,并设计了基于模糊控制的燃料电池混合动力系统实时控制策略。仿真及台架试验结果表明该控制策略能够控制燃料电池工作在高效区,提高整车的燃料经济性。     

基于锂离子超级电容器的燃料电池混合动力系统能量管理研究

针对目前较为成熟的氢燃料电池汽车动力系统构型和能量管理中存在的不足,提出一种基于锂离子超级电容器和氢燃料电池的模糊控制策略的燃料电池汽车能量管理方法。改进的能量管理方法在传统蓄电池作为辅助电源基础上,运用了锂离子超级电容器,其拥有更大的功率密度和出色的能量密度,可以更好地满足汽车动力性需求。同时将传统功率跟随控制策略进行修改,采用模糊控制策略对新动力系统进行控制,在满足整车动力性的同时有效地提高了燃料经济性,且SOC和燃料电池负载变化情况都有明显改善。     

影响车用质子交换膜燃料电池性能的诸因素分析及试验

通过对质子交换膜燃料电池进行理论建模和试验,分析了反应气体压力、电堆温度和增湿温度对燃料电池输出电压的影响,在PEMFC允许的工作参数范围内,这3个因素增加均可使电池输出电压上升.同时通过燃料电池系统的性能试验验证了仿真结果的正确性.燃料电池的高负荷持续工作特性测试表明其符合作为车用动力源高负载长时间运转的要求.测定了不同气体压力下燃料电池的效率,分析了燃料电池的输出功率与其效率之间的变化关系,讨论了燃料电池作为车用动力源时的能量效率,为车用质子交换膜燃料电池的使用与控制以便发挥其最佳性能提供参考.     

大功率车用质子交换膜燃料电池发动机性能测试实验室设计

设计了用于大功率车用质子交换膜(PEM)燃料电池发动机性能测试的实验室.根据对目前国内外相关测试标准的分析,得出相关测试项目,实现了实验室规划,包括燃料供给与排放系统、环境舱、振动试验台、高压电源供给及数据采集系统.对燃料电池发动机测试系统中潜在的线损、静态及动态误差进行了分析,并在此基础上提出了误差的补偿方法,设计了分布式测量系统,从而将系统中可能存在的测量误差降至最低,以实现高精度的测量.     

质子交换膜燃料电池建模研究评述

车用动态工况下,质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部压力、温度和气体浓度直接影响整个系统的性能和耐久性,因此需要借助数学模型分析电池内部传质、传热和化学反应过程,以优化燃料电池系统设计及控制。然而,燃料电池是一个非线性、多输入、强耦合的系统,模型的建立涉及从原子分子级尺度,到材料晶格结构级尺度,再到部件、电堆和系统级尺度。针对多尺度建模问题,从关键部件、单体、电堆及系统等角度,对不同尺度的建模方法进行全面梳理,并阐述了未来建模的挑战及发展趋势。     

燃料电池混合动力轿车控制策略与参数优化

以某国产经济型轿车为平台,对其动力总成进行了燃料电池混合动力驱动系统的虚拟改装．为提高其整车的经济性和动力性,使用ADVISOR软件对整车性能进行仿真分析,研究了燃料电池混合动力驱动系统开关控制模式和功率跟随控制模式的特性,确定功率跟随控制模式为适合该车型的控制策略．分析了4种典型驱动工况下不同混合动力度的整车经济性及动力性,其中50％的混合动力度是适用于该车型燃料电池混合动力驱动系统最优配置．在此最优配置下,以最小氢气燃料消耗为目标,优化主减速比、燃料电池的最大和最小工作功率以及蓄电池的充电功率,得到了燃料电池混合动力系统的最佳工作点．     

车用CNG单燃料燃气发动机燃料供给电控系统设计

介绍了车用CNG单燃料供给电控系统的总体设计及各部分的功能.电控系统是目前国内外普遍采用的控制排放的方法,可按需要实时调整供气压力目标值、燃气流量,具有控制精度高的特点.     

车用多堆燃料电池系统能量管理与控制策略

针对单堆燃料电池系统的输出功率、效率和寿命问题,对车用多堆燃料电池(multi-stack fuel cell,MFC)系统的能量管理策略(energy management strategy,EMS)与控制策略进行研究。提出了多级能量管理策略,其中第一级EMS基于工况对MFC系统与动力电池系统间的能量进行自适应分配,第二级EMS引入兼顾效率和寿命的目标优化函数,优化分配每个电堆的功率输出。研究结果表明,在满足同一电功率负载工况需求条件下,与单堆燃料电池系统相比较,MFC系统的燃料经济性可提高约4%,系统寿命性能也有所改善。     

燃料电池发动机冷启动控制的蚂蚁算法研究

本文将蚂蚁算法应用于燃料电池发动机冷启动控制问题，以暖机时间（升温至正常工作温度）最短和提高燃料电池发动机的系统整体燃料效率为目标．通过对某型燃料电池轿车发动机的测试，采用蚂蚁算法运行时，不仅明显提高了燃料电池发动机的系统整体燃料效率，而且其暖机时间也得到了明显缩短．     

基于阴极再循环的燃料电池系统建模与动态性能分析

阴极再循环通过调节电堆进气中的氧分压和水蒸气分压特别适合解决车用燃料电池系统在低怠速工况下的缺水和高电势问题。建立了一个带阴极再循环功能的燃料电池非线性系统控制模型,使用阴极再循环泵将阴极出口的气体引回到空压机出口实现了进气加湿和氧分压调节。该模型可捕捉由阴极再循环带来的一系列动态响应。结果表明,阴极再循环可以极大地改善小电流密度下的进气湿度,随着阴极再循环比的增加,加湿动态响应加快;氧分压调节的动态响应较慢,但通过合理的阴极再循环策略仍能将小电流密度下的高电势限制在0.8 V以下。通过抑制小电流密度下的电压,实现了50%的怠速功率降幅。     

车用燃料电池效率测试及影响因素

燃料电池具有效率高、运行时无污染的特点,成为新能源汽车的首选动力源。为了更好地利用其能量转换效率高的特点,需要考察燃料电池的效率随工作条件变化的特性。本文根据车用燃料电池的工作原理,以某国产500 W氢/空燃料电池为核心,构建测试平台,建立了燃料电池效率的测试计算方法。通过试验得到的结果表明:反应气压力对电池的效率影响较显著。电池效率在最大工作功率的30%以前随功率的增加而快速增大,达到最大效率点以后随着功率的继续增加效率缓慢下降,在达到最大工作功率的约70%～80%以后,下降梯度略有增大。在最大效率点之前,燃料电池效率随反应气体压力的增加而显著增大;在最大效率点之后随着电池输出功率的增加,反应气体压力对电池效率的影响逐渐减小。测试结果还表明,电池温度和反应气增湿温度对燃料电池效率影响较小。讨论了提高车用燃料电池系统能源效率的途径。     

两种不同质子交换膜燃料电池性能试验与分析

利用自主开发的100 kW级燃料电池测试平台,对2款车用质子交换膜燃料电池的极化特性曲线、电流密度以及单电池一致性等性能进行了测试,提出了一种评价单电池一致性的方法.研究结果表明,2款质子交换膜燃料电池发动机在上述性能指标上有较大差异;在车载使用条件下,工作压力较高的燃料电池具有更好的环境适应性.     

车用大功率燃料电池发动机动力系统平台

为了测试城市客车用燃料电池发动机的性能,开发了200 kW燃料电池发动机动力系统平台。该平台采用了水阻负载结合电动负载的组合式负载结构。其中,电动负载由DC/DC变换器、感应电动机和测功机组成,可以模拟车用燃料电池发动机实际工况。该文研究了平台的部件匹配及保护问题,建立了车用燃料电池发动机的试验工况。实验结果表明该平台可以满足大功率车用燃料电池发动机的性能测试需求。     

车用质子交换膜燃料电池堆的设计

为了得到一种车用质子交换膜燃料电池堆的设计方法,以双极板流场内的气体流速、压力控制和气体分布与冷却水分布均匀为目标,研究了流场设计和冷却水流道布置,探讨了燃料电池堆的组装技术,涉及到了定位、预紧力选择以及密封方式的确定。对设计出的燃料电池堆进行稳态和动态实验。结果表明:通过该设计方法得到的燃料电池堆具有良好的稳态性能,并且能够保证动态过程中气体的补充,从而保证了电池堆功率的正常输出,达到了车用燃料电池的要求。     

科技创新引领燃料电池领域发展——访中国工程院院士衣宝廉

 《科技导报》：电动汽车是中国战略新兴产业之一，发展电动汽车是减少石油进口、解决日益突出的环境问题的必由之路。请您谈一谈车用燃料电池发展历程，以及目前车用燃料电池技术的研发、技术、应用性能情况。     

燃料电池供气系统鲁棒控制策略研究

燃料电池系统部件的设计和制造完成后,影响燃料电池系统性能和效率的主要因素是燃料电池的运行状况.燃料电池有3个主要的控制子系统,即反应物供应系统、水管理系统和热管理系统.为此,提出一种基于鲁棒控制的供气控制方案系统,应用H-无穷方法设计控制器架构,用以最小化氧气供给的期望值和实际值.通过燃料电池试验,验证该鲁棒控制策略的效果.     

键合图理论在PEMFC建模的应用

基于汽车控制系统的实时性要求,控制模型必须在保证准确性的同时具有运算简单的特点.质子交换膜燃料电池（PEMFC）被誉为最有前途的车用燃料电池,对其模型的研究是不可或缺的.本文根据车用实时控制的要求结合PEMFC工作原理,利用键合图方法和20-sim软件,建立PEMFC的稳态模型.通过比较仿真结果与实验结果,验证了模型的...     

车用生物燃料应用性能仿真研究进展

车用生物燃料是可再生替代能源之一,仿真研究是车用生物燃料应用研究的主要方法,燃烧放热规律及内燃机条件下的燃烧排放生成过程是车用生物燃料应用仿真研究的重要内容,研究成果对生物燃料的提质改性及推广具有重要意义。基于当前车用生物燃料应用仿真研究成果,阐述了燃烧化学反应机理以及内燃机燃烧条件下计算流体动力学仿真研究的发展,分析了生物燃料燃烧机理构建与简化的技术思路以及机理简化成果,梳理了耦合化学反机理的CFD仿真模型在生物燃料的应用进展;进一步指出基于生物燃料多组分特征的燃烧化学反应机理的构建及机理简化是应用仿真研究的重要基础,内燃机工作条件下燃料多组分特征对燃烧和排放性能的影响是深入开展仿真研究的重要方向。     

基于MATLAB/Simulink的氢燃料电池系统建模与仿真

车用氢燃料电池在实际应用中易受外界环境和工况变化的影响,存在电压输出不稳定、大滞后性以及燃料安全性等问题,严重阻碍了燃料电池的商业化应用推广.建立更为准确的燃料电池系统模型能够更有效地进行仿真与优化.采用机理建模和辨识建模相结合的方式建立了氢燃料电池系统模型,依据电堆的实际情况建立了输出电压、输出功率的半经验模型;根据燃料电池系统的工作原理,建立了燃料电池空气供给系统和氢气供给系统的机理模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真分析.结果表明:该模型能有效反映电堆运行的工作压力、电堆温度、阴阳极工作压力差以及氧气过量比等关键参数的静、动态变化,进而绘制不同工况下的输出电压、输出功率随负载电流的关系曲线图,从得到的关系曲线图中,得出不同参数的变化对燃料电池运行的影响结果.