霍克燃料电池技术论文

第一篇：燃料电池技能论文 燃料电池/蓄电池混合动力轿车能量办理系统研讨 摘要： 为合理分配燃料电池/蓄电池电源投入的功率及很好地维护蓄电池，本文运用Matlab/Simulink搭建了燃料电池/蓄电池混合动力轿车整车系统模型，并依据燃料电池系统的功率功率曲线，规划了其能量办理系统(energy management system，EMS)，依据蓄电池的荷电状况(state of charge，SOC)和负载需求功率分为14种状况，以此确定燃料电池系统的输出参阅功率，在合理维护蓄电池的一同，尽或许地进步燃料电池系统的输出功率。为测验该能量办理系统对燃料经济性的改进程度，本文在Matlab/Simulink环境下进行仿真模拟。仿真结果表明，与依据功率追寻的EMS比较，本文提出的EMS蓄电池贮存的电能更高，能够有效地削减氢气的耗费，一同使蓄电池的SOC坚持在合理区域，使混合动力轿车具有更好的经济性和安全性。该研讨具有重要的经济实用价值。 关键词： 燃料电池; 蓄电池; 能量办理系统; Matlab/Simulink; SOC 收稿日期： 20170518; 修回日期： 20170824 基金项目： 863方案项目赞助(2014AA052303);山东省自然科学基金项目赞助(Y2008F23);山东省科技开展方案项目赞助(2011GGB01123);山东省自主创新及作用转化专项(2014ZZCX05501) 作者简介： 陈明帅(1992)，男，硕士研讨生，首要研讨方向为电力系统在线监测及故障诊断。 通讯作者： 李立偉(1970)，男，山东人，博士，教授，硕士生导师，首要研讨范畴为电力系统的智能监测和状况维修，可再生能源接入与智能配电网技能，电能质量调理与操控，高速列车运转监测、操控系统及新能源轿车电控系统开发等。Email： ytllw@163.com 轿车是人类交通开展史上最重要的创造之一。跟着轿车数量的不断增多，轿车尾气许多排放，环境污染问题越来越严峻，能源危机问题日益凸显。因而，大力开展环境友好型的轿车已成为轿车开展的重要方向[14]。纯电池电动轿车虽然简直“零污染”，但其充电时间长、续驶里程短的缺陷为日常出行带来诸多不便，而燃料电池存在输出特性曲线软和功率呼应慢的缺陷[56]。因而，依据燃料电池与蓄电池的混合动力轿车应运而生，能量办理系统则在二者的功率分配、整车的动力功能及燃耗的经济性方面起着重要的作用。能量办理系统对混合动力系统功率的优化分配分为全局优化和实时优化两类。D. Feroldi等人[7]提出了依据稳态性功率图的操控战略;H.Hemi等人[8]规划了一种依据Pontryagin原理的最优功率分配战略。以上研讨都在必定程度上降低了燃料的耗费;而B.Erdinc等人[9]则是以瞬时等效燃耗最低为方针函数，一同引进赏罚因子的方法来对蓄电池的SOC进行调控，使混合动力系统具有较好的经济性;O. Farouk等人[10]则研讨了两种操控战略，一种是依据含糊操控的能量办理战略，另一种则是依据最优操控的能量办理战略，并经过试验验证最优操控战略的经济性更好。依据此，本文提出的是一种依据燃料电池系统功率功率曲线的实时优化操控战略，在确保蓄电池作业于合理充放电和SOC的前提下，最大极限的进步燃料电池系统的功率，以到达完成燃料耗费最低的意图。该研讨具有必定的经济适用性。 1燃料电池/蓄电池混合动力系统模型 燃料电池/蓄电池混合动力系统模型如图1所示。该模型参阅Honda FCX Clarity实车树立，首要由燃料电池系统模块、蓄电池功率计算模块、DC/DC变换器模块、电机系统模块、蓄电池模块、车辆动力学模块和能量办理操控模块构成。 车辆、永磁同步电机、燃料电池和蓄电池模块参数如表1～表4所示。 1.1燃料电池系统建模 本文所用到的燃料电池模型是依据开路电压EOC，塔菲尔斜率A和交流电流i0树立的模型。其输出电压为[11] VFC=EOC-NAlniFCi01sTd/3+1-iFCrFCin(1) 式中，Td为反响时间;iFC为燃料电池电流;rFCin为燃料电池内阻;N为反响单元数。开路电压EOC为在额外条件下的电压常数KC和能斯特电压En的乘积，即 EOC=KCEn(2) En=1229+(T-298)-44432F+RT2Fln(PH2P1/2O2)， T≤373K(3) 式中，T为反响温度;F为法拉第常数;PH2为氢气进入反响堆的分压;PO2为氧气进入反响堆的分压;PH2O为水蒸气在反响堆的分压。即 PH2=(1-UfH2)x%Pfuel(4) PO2=(1-UfO2)y%Pair(5) PH2O=(w+2y%UfO2)Pair(6) 式中，Pfuel为燃料的肯定压力;Pair为空气的肯定压力;x为氢气在燃料中的比重;y为氧气在空气中的比重;w为氧化剂中水蒸气的百分比;UfH2为氢气的运用率;UfO2为氧气的运用率。即 UfH2=60 000RTiFCzFPfuelVfuelx%(7) UfH2=60 000RTiFC2zFPairVairy%(8) 式中，Vfuel为燃料的流速，L/min;Vair为空气的流速，L/min。 燃料电池系统不只有质子交流膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells， PEMFC)，还有相应的辅助设备[1213]。而空气压缩机占辅助设备耗费功率Paux的95%，本文只考虑空气压缩机的耗费功率，所以燃料电池系统的实践输出功率为 Pout=Pstack-Paux(9) 式中，Pstack和Pout和别离为燃料电池和燃料电池系统的输出功率。假如燃料电池本身的功率为ηFC，则燃料电池系统的输出功率为 该燃料电池系统的全体功率和功率关系如图2所示。 1.2蓄电池建模 本文所用的蓄电池模型是依据空载电压Ebatt，内阻rbatt，电池电流ibatt树立的模型。其间，Ebatt分为充电空载电压Ebattcha与放电空载电压Ebattdis，即 Ebattdis=E0-K[Q/(Q-it)]i*- K[Q/(Q-it)]it+Aexp(-Bit)(11) Ebattcha=E0-K[Q/(01Q+it)]i*- K[Q/(Q-it)]it+Aexp(-Bit)(12) 式中，Q为最大电池容量;it为电池实践放电容量;K为极化系数;A为指数放电区电压值;B为指数区时间常数倒数[1416]。 蓄电池在满充的状况下，电池的SOC为100%;在电量全部耗尽的状况下，电池的SOC为0%。SOC的计算公式为[11] SOC=1001-1Q∫t0i(t)dt(13) 本文选用的蓄电池额外容量为25 A·h，额外电压为288 V的锂离子电池。蓄电池放电特性曲线如图3所示。 1.3DC/DC变换器建模 因为燃料电池动态呼应慢，当电流增大时，电压减小，不适合直接带负载。因而，需求合适的DC/DC变换器，使燃料电池的输出电压愈加稳定，从而满意电机电压的需求[1719]。因为燃料电池的电压高于负载侧电压，所以选用电流操控的降压电路。DC/DC變换器的仿真模型如图4所示。 经过对燃料电池输出功率剖析可知，燃料电池系统在低功率区域和高功率区域功率都较低，一同因为燃料电池动态呼应缓慢的特性，功率动摇对燃料电池系统的功率也会产生影响。因而，合理操控蓄电池的充放电功率，使燃料电池系统尽或许在输出高效区作业，削减功率动摇成为能量办理战略的重点。需充分考虑蓄电池运用寿数和安全性，使蓄电池的SOC操控在合理范围内。因而，引进燃料电池系统输出功率节点PFCmin和PFCmax-PB(如图2中所示)。燃料电池系统的最大输出功率界说为PFCmax，蓄电池的充放电功率别离约束为PB和-PB;SOC的高低限值界说为SOCH和SOCL，将蓄电池的SOC分为3个区域：低SOC区(SOC<40%)，正常SOC区(40%≤SOC≤80%)，高SOC区(SOC>80%);负载功率需求界说为PL。 操控战略依据不同的SOC状况及负载功率需求，大致可分为14个状况，其间为防止在SOC分点SOCH和SOCL处的动摇及状况的频频切换，设置状况坚持战略。当SOC由正常区进入高SOC区时，将会继续采取高SOC区操控战略至SOC值小于78%，才康复到正常区操控战略。同理，当SOC由正常区进入低SOC区时，将会继续采取低SOC区操控战略至SOC值大于42%，才康复到正常区操控战略。本文提出的操控战略如表5所示，由表5能够看出： 3仿真及结果剖析 为测验该能量办理系统对燃料经济性的改进程度，本文在Matlab/Simulink环境下进行仿真模拟。为验证跨SOC区时的状况坚持战略，更好地比照燃料耗费，别离将本文提出的能量办理战略和依据功率追寻的能量办理战略运用于同一燃料电池混合动力轿车，并在新欧洲行进循环(new european driving cycle，NEDC)工况中的市区工况与郊外工况中进行模拟，蓄电池初始SOC选为736%。循环工况如图6所示。依据功率追寻操控的能量办理战略仿真曲线如图7所示。由图7可知，燃料电池的输出功率以负载的需求功率为依据，蓄电池是在起步加速进程中供给瞬时功率来补偿燃料电池动态呼应慢的缺陷，在减速刹车时回收再生制动产生的能量。 由图8能够看出，经过蓄电池的充放电能够使燃料电池防止作业在低功率区域，一同在负载低功率时，燃料电池底子坚持恒定输出，大大削减了输出功率的动摇;在366 s时，蓄电池的SOC到达80%，此时将进入高SOC区，并执行状况坚持战略，为使与依据功率追寻操控战略的SOC值终究底子相等，在366 s后，继续执行高SOC操控战略;在524 s时，轿车刹车产生的再生制动能量远大于设定的蓄电池的充电功率限值，此时燃料电池系统输出功率置为0，刹车电阻投入作业，耗费多余的能量，蓄电池的充电功率被约束在25 000 W，直到再生制动能量小于蓄电池的充电功率限值时，燃料电池又逐渐依据再生制动能量的具体状况投入作业，最终作业于PFCmin。 两种能量办理战略仿真蓄电池SOC曲线和燃料耗费曲线如图9和图10所示，其间依据提出的EMS的SOC和燃料耗费终究值别离为76%和2198 g，依据功率追寻操控的SOC和燃料耗费终究值别离为7572%和2286 g。经过数值比照能够发现，本文提出的能量办理系统终究的结果是蓄电池贮存的电能更高，而燃料耗费更小，因而具有更好的经济性。 结束语 本文依据纯燃料电池轿车和纯电动轿车存在的优缺陷，规划仿真了燃料电池/蓄电池混合动力轿车，并依据燃料电池系统的输出功率曲线，规划了一种新的燃料电池/蓄电池能量办理操控系统，并在Matlab/Sinulink环境下进行了仿真验证。经过和依据功率追寻的能量办理系统进行比照能够看出，本文所提出的操控战略可有效地削减燃料耗费，进步整车经济性。一同，能很好的维护蓄电池，进步整车安全性。该研讨对混合动力轿车的功率分配问题具有辅导意义。 参阅文献： [1]Pukrushpan J T， Peng H， Stefanopoulou A G. 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[19]许世森， 朱宝田. 探讨我国电力系统开展燃料电池发电的技能路途[J]. 中国电力， 2001， 24(7)： 912. 作者：陈明帅 华青松 张洪伟 隋宗强 李立伟 第二篇：浅析我国氢燃料电池的证券商场出资剖析 摘要：“十三五”规划要求未来经济的开展有必要是，绿色、环保的开展。低碳出行成为了我们未来交通开展的必然趋势，以化石燃料为动力的内燃机必定会被新能源动力装置所取代。氢燃料电池概念在证券商场热度逐年添加，在一月份行情低迷的时候，氢燃料电池技能打破这一利好发布的时候，许多资金张狂涌入，其职业上市公司股票团体暴乱，纷繁涨停。但我国的氢燃料电池工业开展依然较为滞后，中心技能掌握在外国厂商手中，因而上层决议扶持其工业开展，在政府，出资者，研制团队等各方面的尽力下，我国氢燃料电池技能不断打破瓶颈，证券商场关注度也在不断进步。针关于此，提出对我国氢燃料电池证券商场的出资现状开展前景进行剖析 关键词：氢燃料电池；证券商场；开展预期 1氢燃料电池职业证券走势现状 经过证券商场走势来看，自去年9月份以来燃料电池板指走势要强于上证指数，创业板指和新能源轿车板指，燃料电池板指在二月份现已打破年线，放量走强，盘口十分强势，阐明燃料电池的上市公司愈加受资金的追捧。 一个板块是受资金推崇的热度往往表现在板块龙头的走势，在大盘环境较弱的状况下，全柴动力表现强势，12天9板点燃商场超短情绪，一度成为商场模式和高度龙头，全柴动力作为板块龙头在一月份到二月份之间屡次打破新高，阐明资金十分认可这一板块，因而燃料电池这一板块中市值小，股性杰出，走势强劲的股票适合短期套利，具有很强的自主研制才能，财政状况杰出，办理层功率高的上市公司股票更适合长期持有[1]。 2氢燃料电池职业证券特点 2.1较同职业商场占有率低 目前新能源轿车动力电池分为动力锂电池和氢燃料电池两个首要方向，可是动力锂电池工业在国内起步较早，在如今其商用化现已十分老练，而氢燃料电池因为起步较晚，没有老练的商业化系统，价格依然比较昂贵，因而在动力电池这一职业上，市面上更多的是廉价的锂电池，氢燃料电池的商场占有率远低于动力锂电池 2.2职业开展滞后，国内有关上市公司开展受约束 从欧美和日本在氢燃料电池轿车开展的状况看，他们在研制阶段现已打破了许多技能瓶颈，其底子功能都有很大的进步，我国氢燃料电池工业开展滞后，间隔国外厂商还有很大的差距。国内厂商在技能打破之前底子无法与国外厂商相抗衡，因而只能经过廉价内销才能生存，开展十分受限[2]。 2.3职业出资者存在问题 国内的证券商场属于半强有效商场，散户出资者多于组织出资者，散户出资者关于这样的科技工业不熟悉，只能是跟风于大资金的走向，出资者没有经过正确的剖析方法来剖析公司的价值，这样有潜力的职业没有得到资金的认可，融资就变得困难。 2.4证券监管系统力度不足 我国证券监管系统特点是集中性，首要以行政干涉为重要力气，可是这一力气的执行远大于法令和商场的力气，这样的机制监管无法习惯氢燃料电池这一重生事物的商场化的调控，对政府方针的依赖程度也相对较高，不利于我国氢燃料电池证券商场监管系统的完善和發展。此外与国内其他证券商场的老练监管系统比较， 我国的氢燃料电池证券商场运作作用不好，法令制度缺少对氢燃料电池的针对性，监管系统不健全，严峻缺少事前防备的办法。 薄弱的监管力度极易被出资分子运用，再加上各级监管部门权责的不明晰，监管缺位及规范的不共同，进一步降低了监管的功率。 3 氢燃料电池职业证券现状产生原因 3.1参加该职业研制的上市公司较少。职业全体规模小 因为氢燃料电池需求调合作适的电机和氢站一同配套对新能源轿车进行改进，以上市公司的研制才能底子无法筹集满足的资金和人力去推动这一整套系统的运转，假如上市公司挑选独自去研制氢燃料电池，那么研制作用也无法在短期内变现，反映在财政报表上最显着的一点便是净赢利低于预期值，很容易形成股价跌落，这是公司办理层最不乐意看到的，因而很少有公司乐意去参加该职业的研制。 3.2职业对国外依赖性强 因为职业开展滞后，燃料电池的许多重要部件国内无法供给，只能依赖于国外的进口，这样中心赢利掌握在外国厂商手里，国内企业十分被动。 3.3职业处于初生阶段，民众信任度不够 氢燃料电池职业的概念提出较晚，在我国证券商场处于萌芽阶段，大多数散户并没有去关注和看好这一职业的现状和未来，因而很少有人去购买相关职业优质公司的股票，民众关于该类股票的收益性了解度不够，对未来收益预期前景不看好。导致氢燃料电池证券职业开展缓慢。 3.4证券监管系统不健全 我国的股份制试点正式成立于上世纪 90 年代初期， 但《证券法》 却在 1999 年才正式实施，立法落后近十年，新燃料电池的证券的系统机制立法作业更是进程缓慢，这使得我国氢燃料电池证券商场的规范化开展，没有规范，更多的是随意和多变，缺少接连性的政府关于氢燃料电池职业系统机制的方针。 并且因为法令法规在落实进程中执法不到位，乃至还招引了一些地方政府参加到了制假部队之中，氢燃料电池证券执法的软弱，使“蛀牙”损坏程度越来越大。 4氢燃料电池职业证券商场的开展预期 4.1国家支撑力度不断添加，占有率必将进步 前科技部部长万钢曾在许多会议上屡次提起我国必定要大力开展氢燃料电池，因而这几年国家在对锂电电动车补贴退坡的时候关于氢燃料电池的补贴从未退坡，并许诺一直将补贴接连至2020年之前，此趋势之下，全国各地都在活跃推动氢燃料电池工业的开展，宁波市政府，深圳财委会，发改委先后发布相关方针旨在给予氢燃料电池杰出的开展环境，在国家大力支撑之下，氢燃料电池有望降低本钱，逐渐添加商场占有率。 4.2打破国外职业壁垒，机制不断健全 近几年来大批学者以及科研团队关注到这个工业，加上政府方针和经费的支撑，氢燃料电池的技能瓶颈不断被打破，制作技能不断改进，最近几个月来，我国已有几家上市公司宣告具有中心知识产权的国际先进的产品。按照这样的研制力度，国内企业必定能够彻底打破国外职业的技能壁垒。 4.3技能不断晋级，商场资金信任度不断进步 中国科学技能大学路军岭教授、韦世强教授、杨金龙教授等组建的团队研制出氢燃料电池新型催化剂，延伸了电池的寿数，最重要的是霸占了冷启动困难这一严重技能瓶颈，当这一消息一公布，大盘走势偏弱的几天，燃料电池板块的股票却演出涨停潮，阐明商场资金对这一研制作用十分认可，能够估测的是未来技能的晋级会推动一波接一波资金的涌入。 4.4系统机制不断健全，商场资金投入不断加大 我国必将会尽快拟定、宣传和落实相关对新燃料职业开展的法令、法规制度，使氢燃料电池的证券买卖活动真实做到各环能够有法可依、执法必严。 并且在拟定了氢燃料电池职业的有针对性的法令法规后， 还必将进一步加大对氢燃料电池证券商场的监管力度，对证券商买卖活动中的违法违规行为共同进行严肃查处，对那些置国家法令于不顾， 从事损害我国新式的氢燃料电池证券商场开展的违法当事人要给予当头棒喝和坚决冲击， 使我国新型的氢燃料电池证券商场尽快走上法制化和规范化的路途。 5结语 新能源证券商场是我国新型的证券工业之一，其间氢燃料电池的证券商场又是其间的重生工业，其快速的开展必将引发我国社会出资界的一股强大力气， 带动了我国经济社会的开展。 可是开展进程中接连呈现的一系列问题，要求我们清醒认识、镇定对待、活跃处理、认真完善，进一步进步我国氢燃料电池的证券商场的运转功率， 经过有针对性的对氢燃料电池证券商场存在的问题进行剖析、处理，推动我国证券商场长期、稳定、健康开展，促进我国金融商场的不断完善， 为往后氢燃料电池证券商场迎候更大的挑战打好根底。 参阅文献： [1]王席席.我国新能源职业开展剖析[J].中国商界（下半月），2010（10）：188-189. [2]施然.浅谈数据挖掘在证券剖析中的运用[J].价值工程，2011，30（21）：127-128. 作者简介： 王新林（1997年—），山东滨州人， 青岛工学院，研讨方向：企业办理； 殷浩萱（1997年—），吉林白山人，青岛工学院，研讨方向：对外贸易； 周豇宇（1996年—），浙江余姚人，鲁东大学，研讨方向：金融办理。 作者：王新林 殷浩萱 周豇宇 第三篇：考虑燃料电池耐久性的FCEV能量办理战略研讨 摘要： 为降低燃料电池的启停循环要素和动态负载循环要素对燃料电池功能的影响，确保燃料电池的耐久性，在等效氢气耗费最小战略根底上，添加负载约束战略和启停操控战略，完成对燃料电池输出的瞬时功率动摇的约束和对燃料电池敞开和封闭的操控。在更贴合车辆实践行进状况的WLTC工况下进行仿真试验比照。结果表明，本文提出的战略相较于不运用约束战略和只运用负载约束战略的状况，等效氢气耗费别离添加595%和4.15%，但燃料电池的电压阑珊别离削减5426%和4067%，启停次数别离削减44次和29次，在确保燃油经济性状况下，能够更好的减缓燃料电池的功能阑珊，进步其耐久性和延伸运用寿数。 关键词： 燃料电池电动轿车; 能量办理战略; 等效氢气耗费最小; 燃料电池耐久性 燃料电池电动轿车(fuel cell electric vehicle，FCEV)是一种无污染、能量功率高且燃料可再生的最有开展前景的新能源轿车之一[1]。可是，燃料电池制形本钱高、运用寿数较短是约束其进一步开展的首要原因[23]。为了减缓燃料电池的功能阑珊，进步其耐久性并延伸运用时间，合理的能量办理战略具有重要的研讨意义。关于燃料电池轿车的能量办理战略有许多种，大致分为依据规矩的战略和优化的战略两种。依据规矩战略首要有功率跟从战略[45]、恒温器战略和含糊操控战略[6]等;依据优化的战略首要有动态规划战略[7]和等效燃油耗费最小战略(equivalent consumption minimization strategy，ECMS)[8]等。冯耀先等人[9]依据等效燃油耗费最小战略，考虑燃料电池启停工况和怠速工况的影响，提出先“启停”后“低功率”的优化思维，并运用工况识别对能量办理模式进行切换，使燃料电池的敞开和封闭受到约束。但没有考虑到动态负载循环工况对燃料电池的影响。林歆悠等人[10]针对燃料电池的剧烈加减载状况，运用电压反应优化操控战略对输出电压进行操控，使得燃料电池全体电压衰减得到减缓。但没有考虑到启停工况对阑珊的影响。启停循环和动态负载循环工况是导致燃料电池耐久性下降的首要要素[1112]，本文以进步燃料电池耐久性为方针，在运用ECMS战略确保燃油经济性的前提下，添加负载约束战略(load limiting strategy)和启停操控战略(startstop control strategy)，削减启停循环次数、削减负载动摇幅度，延伸燃料电池的运用寿数。本研讨能够为硬件在环仿真和实车试验供给必定的辅导价值。 1燃料电池轿车建模 本文研讨的燃料电池轿车动力系统首要包括整车动力学模型，燃料电池模型和动力电池模型。燃料电池作为首要能量源为整车供给动力，动力电池作为辅助动力源协同作业。 在高需求功率时，動力电池承担部分需求来减小燃料电池的输出功率[13，18]，到达“削峰”的意图，动力系统参数如表1所示 1.1整车动力学模型 整车动力学模型仅考虑行进进程中的纵向动力学，疏忽操作稳定性和行进进程中车轮与地面之间的滑移。依据轿车理论[14]，内行进进程中的动力学平衡方程为 其间，m为轿车的整备质量，kg;g为重力加速度，m/s2;f为滚动阻力系数;α为路途坡度;CD为轿车的风阻系数;A为顶风面积，m2;ua为轿车行进速度，m/s;δ为旋转质量换算系数。 1.2燃料电池模型 在理想条件下，输入任意大小的电流密度来维持燃料电池的热力学输出电压，但现实条件下实践输出电压会小许多，因为燃料电池在发生化学反响进程中存在不可逆丢失，即极化丢失。质子交流膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)的极化丢失首要存在3种，别离是活化极化过电压丢失(Vact)、浓度极化过电压丢失(Vcon)和欧姆极化过电压丢失(Vohm)[8]。在3种极化丢失的影响下实践输出的电压(Vcell)为[20] 其间，Enernst为热力学电动势。热力学电动势为 其间，T为PEMFC作业进程中的温度，K;PH2为氢气压力，Pa;PO2为氧气压力，Pa。 温度和电流等变量的函数为 其间，CO2=PO2/508×106exp-498/T。 浓度极化过电压丢失与电流密度为 欧姆极化过电压丢失为 其间，ξi为拟合参数;CO2为阴极输入的氧气浓度，mol/cm3;i为负载电流，A;J为电流密度，A/cm2;Jmax为最大电流密度，A/cm2;Afc为燃料电池膜面积，cm2;ζ为质子交流膜厚度，μm;λ为质子交流膜含水量。 1.3动力电池模型 本文运用Rint内阻等效电路模型，该模型不影响电池内部的电化学反响进程[15]，因而不需考虑电池热平衡和电池均衡的影响，研讨电流和电压等外部的物理特性，更好的与所树立的操控战略模型联系。等效模型电路如图1所示，UOC为动力电池的开路电压，R0为等效内阻，U为输出电压。 动力电池的电流为 其间，Rchg和Rdis为电池的充放电内阻，Ω;Pbat为动力电池的需求功率，W。 在充放电状况下，动力电池的功率为 选用安时积分法，预算动力电池的电荷状况(state of charge， SOC)，记Cso，即 其间，Cso为动力电池的电荷状况;Csoint为动力电池初始荷电状况;Cbat为电池容量，Ah。 2燃料电池耐久性的能量办理战略 燃料电池轿车经济性和耐久性是能量办理战略的两个中心衡量指标[1617]，在开发燃料电池轿车进程中，需求确保燃油经济性的前提下，平衡好燃料电池的耐久性，延伸运用寿数。导致燃料电池耐久性下降的要素首要有四个是启停循环、怠速运转工况、动态负载循环工况和大负载运转工况[12]。各工况对燃料电池 寿数影响要素如图2所示。由图2能够看出，启停循环和动态负载循环工况是导致燃料电池功能下降的最首要要素，33%的电压阑珊由启停循环导致，56%由动态负载循环形成，所以首要考虑对这两种要素进行约束。 针对整车的经济性和燃料电池的耐久性，本文运用3个子能量办理战略对这两个方面进行操控。在经济性方面，选用等效氢耗最小战略来确保燃油经济性;在耐久性方面，选用负载约束战略来削减负载动摇的剧烈程度，选用启停操控战略来削减燃料电池的启停循环次数。 2.1等效氢耗最小战略 燃料電池轿车内行进进程中经过两个能量源合作作业，所以整车行进的氢气耗费C由燃料电池的氢气耗费Cfc和动力电池的等效氢气耗费Cbat构成[10，19]。 燃料电池的氢气耗费与燃料电池需求功率及其功率有关，即 动力电池的等效氢气耗费与动力电池需求功率及其充放电功率有关，即 其间，Pfc为燃料电池的输出功率，kW;ηfc为燃料电池的输出功率;QLHV为氢气的低热值，本文取120 kJ/kg;Pbat为动力电池的输出功率，kW;ηchg_avg和ηdis_avg为动力电池的均匀充、放电功率。 为维持动力电池的Cso，使动力电池不会呈现过充的状况，需求引进动力电池的批改函数k，以确保Cso处于合适的作业范围。动力电池的批改函数为 其间，μ为平衡系数，本文取06;CsoH和CsoL为动力电池Cso上下限，本文取08和04。 整体价值函数优化方针Pfc_opt为 其间，Ubatmin和Ubatmax别离为总线电压的最小值和最大值，V;Pfcmax为燃料电池最大输出功率，kW。 2.2负载约束战略 负载动摇的剧烈程度是形成燃料电池功能阑珊和耐久性下降的最首要要素，本文选用文献[10]提出的方法，反映当时燃料电池电压的改变状况，即 其间，udecay为当时燃料电池电压的改变状况;σ为规范差函数;Ptfc～Pt-4fc为燃料电池5 s内的输出功率，kW。 在杂乱的运转工况下，选用固定的功率动摇约束值ΔPfc，能够更快的到达需求功率且进步燃油经济性，但会加大对燃料电池的损害。为了减小负载动摇带来的功能阑珊，需求对燃料电池系统输出的瞬时功率动摇进行约束。最大功率动摇约束值ΔPfcmax设置为4 kW，依据反应得到的燃料电池瞬时改变速率和最大改变速率udecay_max，对功率动摇约束值进行自习惯调整。功率动摇约束值为 2.3启停操控战略 燃料电池的启动和中止是形成其耐久性下降的另一重要要素[11]，本文选用启停操控战略，启停操控战略如图3所示，设定燃料电池需求功率Pref低于怠速运转功率，则燃料电池不敞开。设定燃料电池需求功率高于怠速运转功率，燃料电池敞开且坚持高于最低运转功率Plow(本文中取4 kW)，直到接收到燃料电池中止信号。车辆内行进进程中会呈现制动状况，导致整车需求功率由正转负，但行进中存在短暂停车的或许，所以本文将车速接连5 s为零的状况作为停车信号，也便是燃料电池的封闭信号，将需求功率与车速信号联系在一同，既能够操控燃料电池的启停，又能够在必定程度上防止燃料电池在低负载区域作业。 3仿真验证与剖析 DECMS能量办理战略在更贴合车辆实践行进状况的WLTC工况下进行仿真，WLTC工况功率分配图如图4所示。燃料电池和动力电池相互合作运转，在整车需求功率较为杂乱的状况下，燃料电池的输出功率较为稳定，启停次数较少，这都有利于削减燃料电池的功能阑珊，增强其耐久性。 为了表现负载约束战略和启停操控战略对削减燃料电池电压阑珊的作用，将等效氢耗最小战略(ECMS)、等效氢耗最小战略加上负载约束战略(LECMS)、等效氢耗最小战略加上负载约束战略再加上启停操控战略(DECMS)3种能量办理战略，在WLTC工况下进行仿真比照。 3种操控战略燃料电池输出功率比照如图5所示。由图5能够看出，单纯的ECMS战略下，选用固定的功率动摇约束值，燃料电池输出功率动摇较大，启停次数较多，并且屡次运转在怠速工况下。 与ECMS战略比照，在LECMS战略下，选用自习惯的功率动摇约束值，燃料电池输出功率动摇程度得到了改进，启停次数削减。在DECMS战略下，燃料电池的启停内行进工况的影响下，能够看出启停次数受到了显着的操控，输出功率多在高功率区，并且没有呈现怠速运转的状况。 动力电池的SOC过低或过高都会影响其输出功率，SOC随时间改变曲线如图6所示。由图6能够看出，对动力电池的SOC具有必定的调理才能，使其维持在合理的区间。 燃料电池动态负载循环反映必定时间内输出功率改变率的累积量，将输出功率改变率积分等于50 kW界说为一个动态负载循环，即输出功率由怠速功率到额外功率再到怠速功率的循环。电压阑珊代表燃料电池的损害程度，越小代表耐久性表现越好。燃料电池电压阑珊随时间改变曲线如图7所示，因为负载约束战略和启停操控战略的影响，DECMS战略下燃料电池的损害较小，3种战略下电压阑珊大小别离是2176，1677和996 μV，启停次数别离为47，33和4次。 与ECMS和LECMS比较，DECMS电压阑珊别离削减了5426%和4067%，启停次数别离削减了44次和29次，阐明DECMS能量办理战略能够更好的减缓燃料电池功能阑珊，增强其耐久性，延伸其运用寿数。 因为负载约束和启停操控战略对燃料电池功率输出的约束，在必定程度会导致燃油经济性下降，等效氢气耗费随时间改变曲线如图8所示。 由图8能够看出，氢气耗费跟着时间不断增加，因为存在较大的制动能量，在最终阶段氢气转化为电能，贮存在动力电池中，等效氢耗降低。在3种战略下，等效氢气耗费别离为1966，200，2083 g，与ECMS和LECMS比较，DECMS别离添加了595%和415%。 4结束语 本文以整车的经济性和耐久性两方面为研讨方针，选用等效氢耗最小战略来确保燃油经济性，用负载约束战略和启停操控战略来增强燃料电池的耐久性。经过仿真验证比照，本文提出的DECMS战略，与ECMS和LECMS战略比较，等效氢气耗费别离添加了595%和415%，但电压阑珊别离削减5426%和4067%，启停次数别离削减44次和29次，阐明DECMS能量办理战略在确保必定的燃油经济性状况下，能够更好的減缓燃料电池的功能阑珊。因为本文首要研讨了内行进进程中对启停循环工况和动态负载循环工况的约束，没有对怠速工况和大负载工况进行操控，在今后的研讨中需求进一步探讨。