1、前言
燃料电池汽车 (Fuel CellElectric Vehicle,FCEV) 是一种新兴的清洁能源汽车,其工作原理是氢气和氧气通过电化学反应产生电能,反应过程中不涉及燃烧,因此其能量转化效率高,且反应排放物是水。相比传统燃油汽车FCEV 的排放物无污染,相比于纯电动汽车,FCEV具有燃料加注时间短、续驶里程长等明显优势,可以有效填补电动汽车在中长途运输中的固有劣势,是未来新能源汽车发展的重要方向之一,是全球汽车动力系统转型升级的重要方向和构建低碳交通体系的重要组成部分。
2、研究现状
燃料电池方面:
武汉科技大学的郭健忠、王家欣等人在《基于S-Function的PEM燃料电池建模仿真分析》中通过S函数建立的电化学模型,研究环境变量以及参变量对电堆动态输出性能与非线性内阻(极化电压)产生的影响。精准的PEMFC仿真模型在电堆的输入参数出现阶跃变化时,能及时地体现出电堆电压、输出功率、极化曲线等的动态响应,有助于控制系统的研发。
山东理工大学的孙鹏、李忠芳等人在《燃料电池用高温质子交换膜的研究进展》中综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制,指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑(PBI)类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力,并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法。
张雪霞、蒋宇等人在《中国电机工程学报》上发表的《质子交换膜燃料电池容错控制方法综述》中提及多辅助系统和运行时涉及多物理场耦合现象的特征,使得PEMFC易发生故障.为了有效及时消除故障并且稳定输出性能,提高耐久性,拥有实时在线特征及诊断精度高等优点的容错控制方法已经用于优化PEMFC的运行,容错控制部分为两部分:故障诊断和控制重构。从基于模型和基于非模型的方法对故障诊断方法进行综述,并对各自优缺点进行总结。随后,从结构框图角度介绍控制器调节模块以及决策模块的功能和必要性,并综述了现有研究中容错控制在 PEMFC 的应用。
燃料电池汽车方面
贺宗辉在《氢燃料电池客车电电混合动力系统研究》中基于 AVL-Cruise 平台建立了客车整车模型,并耦合所建立的 PEMFC 系统Simulink 模型,从而获得了FC B客车电电混合动力系统;对所建客车电电混合动力系统能量分配进行分析,基于 Simulink 建立了模糊能量管理策略、燃料池运行状态控制策略及整车行驶状态控制策略。基于 DLL 动态链接库对所建模型进行联合仿真,仿真结果表明:CCBC循环工况区间中,PEMFC 系统工作参数稳定在合理范围内,验证了 PEMFC 系统模型及其控制的有效性;建立的策略能够对 PEMFC 系统运行状态和输出功率进行控制,进而合理地分配了整车需求功率,使动力电池 SOC 值稳定在合理区间;当动力电池放电电流过大时,燃料电池能提供保护功率,达到保护动力电池的目的。
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