氫燃料電池汽車相關(guān)研究.doc

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1、氫燃料電池汽車相關(guān)研究新能源汽車對(duì)于解決環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重大的意義，引起了越來(lái)越多人的關(guān)注，而氫燃料電池因其無(wú)污染、零排放成為電動(dòng)汽車研究的一個(gè)熱點(diǎn)。燃料電池車型主要有純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)型（FC），燃料電池和蓄電池混合驅(qū)動(dòng)型（FC+B），燃料電池和超級(jí)電容器混合驅(qū)動(dòng)型（FC+UC），燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容器混合驅(qū)動(dòng)型（FC+B+UC）。目前對(duì)氫燃料電池汽車的研究主要圍繞以下幾個(gè)方面：1氫燃料電池汽車各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模、仿真以及各系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化。汽車的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性，制動(dòng)性，操縱穩(wěn)定性，平順性和通過(guò)性，目前研究主要集中于對(duì)氫燃料電池汽車的

2、各種特性在不同工況，如勻速行駛、加速行駛、制動(dòng)等條件，以及不同道路狀況，如中國(guó)城市道路，歐洲城市道路等條件下對(duì)汽車性能進(jìn)行仿真分析。主要方法如下：（1）將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車車型改為氫燃料電池汽車的各系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、布置方案，對(duì)所研究系統(tǒng)零部件選型以及運(yùn)用汽車?yán)碚撓嚓P(guān)知識(shí)對(duì)相關(guān)部件參數(shù)進(jìn)行確定。（2）基于Matlab/Simulink軟件建立燃料電池系統(tǒng)模型，電機(jī)及其控制器模型、動(dòng)力蓄電池模型以及整車模型且利用ADVISOR仿真軟件二次開(kāi)發(fā)功能，導(dǎo)入建立的各種道路情況循環(huán)工況，實(shí)現(xiàn)該工況的成功調(diào)用。（3）利用ADVISOR自帶的優(yōu)化模塊對(duì)氫燃料電池各系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)

3、化，并比較優(yōu)化后的部件參數(shù)對(duì)氫燃料電池汽車性能的影響。設(shè)定優(yōu)化約束條件以及優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)燃料電池汽車各系統(tǒng)各零部件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，最后將參數(shù)優(yōu)化結(jié)果在各種循環(huán)工況下進(jìn)行仿真研究，分析比較優(yōu)化后以及優(yōu)化前的仿真結(jié)果和所研究系統(tǒng)部件的工作運(yùn)行狀況。2燃料電池汽車控制策略的研究燃料電池汽車控制策略主要包括開(kāi)關(guān)控制策略、功率跟隨控制策略、模糊控制和基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)策略、混合動(dòng)力能量管理策略。為獲得燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)良好的性能，眾多文獻(xiàn)提出了用于混合動(dòng)力系統(tǒng)能量管理的技術(shù)策略，探討了如何實(shí)現(xiàn)混合電源之間能量的匹配與供應(yīng)、以及系統(tǒng)效率最大化，并進(jìn)行了可行性分析。在國(guó)內(nèi)影響

4、力較大的的主要有，清華大學(xué)朱元等人提出的關(guān)于混合動(dòng)力的能量管理策略的設(shè)計(jì)方法，該方法適合于制定合適的混合動(dòng)力汽車能量管理策略，并且經(jīng)過(guò)適當(dāng)改造后應(yīng)用在其燃料電池客車上取得了較好的結(jié)果。還有清華大學(xué)的陳超等人基于功率混合型燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的特征的研究應(yīng)用設(shè)計(jì)了一種恒壓式分配方法，也經(jīng)過(guò)實(shí)車驗(yàn)證取得了良好的結(jié)果。吉林大學(xué)的王登峰等，他們的主要研究對(duì)象是燃料電池蓄電池混合動(dòng)力汽車，研究的內(nèi)容主要是燃料電池車的工作模式分析研究，研究的過(guò)程通過(guò)利用ADVISOR軟件進(jìn)行仿真分析研究，最終確定了功率跟隨模式作為所設(shè)計(jì)的燃料電池汽車最佳控制策略。合肥工業(yè)大學(xué)的錢立軍等

5、通過(guò)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)燃料電池和蓄電池混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了一系列控制策略的仿真，并取得了很好的結(jié)果，清華大學(xué)的盧蘭光等和同濟(jì)大學(xué)的孫澤昌、鐘再敏等分別在的燃料電池電動(dòng)汽車能量分配策略和燃料電池蓄電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的功率平衡控制算法，進(jìn)行了研究并取得了良好的效果，武漢理工大學(xué)謝長(zhǎng)君等將燃料電池蓄電池和超極電容進(jìn)行結(jié)合，提出了一種基于多模型控制的混合動(dòng)力系統(tǒng)控制策略，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了系統(tǒng)的非線性模型，采用預(yù)測(cè)控制（MPC）方法對(duì)燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力總成模塊進(jìn)行控制，優(yōu)化了燃料電池輸出功率的動(dòng)態(tài)過(guò)程，有效的減少了燃料電池在負(fù)載頻繁變化情況下其輸出功率的變化頻率。

6、國(guó)外方面，M.Y.Ayad等采用基于無(wú)源性的控制方法對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的總線電壓進(jìn)行控制，并證明此控制可使系統(tǒng)全局穩(wěn)定；Payman與Thounthong采用平坦性控制方法分別對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行分析和控制，結(jié)果證明此控制方法的控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法；Azib等人采用了滑?？刂品椒▽?shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的總線電壓對(duì)其參考值的跟蹤，有效的提高了系統(tǒng)的魯棒性。3燃料電池適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)和仿真針對(duì)不同工作環(huán)境（高海拔、高氣壓），不同氣候（高溫和低溫）對(duì)燃料電車汽車的適應(yīng)性的研究，主要包括在不同工況下對(duì)燃料電池車輛啟動(dòng)、停車以及行駛過(guò)程中功率的穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)和仿真。國(guó)內(nèi)外學(xué)

7、者已經(jīng)在PEMFC冷啟動(dòng)研究方面取得了重大的進(jìn)展。衣寶廉等總結(jié)了燃料電池低溫儲(chǔ)存方法和啟動(dòng)策略。MengH等通過(guò)仿真的方法分析了水蒸氣摩爾濃度、膜內(nèi)水含量、操作電流密度和環(huán)境溫度等因素對(duì)PEMFC冷啟動(dòng)性能的影響。MangoldM等根據(jù)熱力學(xué)第一原理建立了一個(gè)能夠反映PEMFC從啟動(dòng)溫度-12℃至正常工作溫度運(yùn)行的模型。MaoL等根據(jù)催化層內(nèi)水熱平衡、冰的形成原理等建立了可用于研究PEMFC冷啟動(dòng)特性的機(jī)理模型。但是目前研究結(jié)論大多集中于單池，較少研究燃料電池堆乃至整個(gè)車用燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)情況。4車載燃料電池技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)的研究研究涉及有車載燃料電池?zé)?/p>

8、管理系統(tǒng)、燃料供給與氧化劑供應(yīng)的氣體通道與相應(yīng)的排氣