燃料电池是一种诈欺燃料化学能发作电能的电化学装配,以燃料和氛围动作输入,并通过化学反响发作电能。图1是质子调换膜燃料电池作事道理图。正在燃料电池中,氢的化学能直接转化为电能,进而抬高了效能。质子调换膜燃料电池(PEMFC)具有较低的作事温度、相对较高的功率密度、机合简便、体积小、操作便利等特色,PEMFC最适适用作燃料电池汽车的能源原因。纯燃料电池动力体例无法餍足车辆某些特定的行驶央求,燃料电池和蓄电池或超等电容构成混杂动力体例后,能够供给较高电流火速启动车辆,尔后燃料电池先河作事。
目前燃料电池电动车应用较众的辅助动力源有蓄电池和超等电容,不单能够给车辆供给动力,还能够接纳制动能量,还能给车辆的电子兴办供给电力,从而下降燃料电池的压力,并且可能抬高车辆的效能。

蓄电池是一种以化学能的表面储蓄电能的储能装配,蓄电池的容量用安时(Ah)衡量,储蓄正在电池中的能量以瓦时(Wh)计划,可用的荷电状况(SOC)用百分比默示,蓄电池该当作事正在一个固定的SOC限制内,以拉长电池性命周期。图2是锂离子电池作事道理示图谋。

超等电容器有出格高的比功率,但与化学蓄电池比拟,其比能量低得众。虽然如斯,因采用超等电容为辅助动力源有若干长处,因此蓄电池和超等电容器的混杂能量储蓄体例是一种很有前景的利用。图3是一种双电层电容器的根基机合。


燃料电池供给的电力并不是很坚固,电力电子调换器用来医治输出电压,例如,DC/DC变换器将燃料电池直流电压动作输入,然后将它转换为固定、坚固、特定的直流电压输出。电动机是一种将电能转化为动能的动力装配。电力电子转换器和转换开合的技艺先进仍旧庖代了古代的直流电动机,目前用于电动汽车动力体例的电动机有感觉电动机、永磁无刷电动机以及开合磁阻电动机。图4是三种电动机的横截面视图[7]。表2是三种驱动电机的功能较量。永磁电动机正在国内的电动车上利用最众,是这三种电动机中占比最大的,这是由于中国稀土资源丰饶,永磁电动性能够多量地临盆并得以操纵。


目前的燃料电池动力体例普通都包罗众个动力源,组成混杂动力体例,包罗燃料电池-蓄电池混杂动力体例,燃料电池-超等电容混杂动力体例和燃料电池-蓄电池-超等电容混杂动力体例。

Shuang等对串联再生制动能量统制政策举办了咨询。结果解说,协议的最优政策删除了79%的能耗。Li等基于吞吐逻辑管制措施举办了体例优化,模仿了美国都会道道轮回(UDDS)、公道燃油经济性测试(HWFET)以及新欧洲驾驶轮回(NEDC)三种驾驶轮回,结果解说,HWFET的效能最高,混杂度最低;UDDS的混杂度最高,不过效能却是最低。
Ouddah等正在混杂动力体例中将两个能量统制体例举办较量,结果解说,采用最优管制政策餍足负载功率,下降了氢气消磨。Xie等对燃料电池混杂动力车的能量统制体例用神经收集优化算法举办了咨询,吞吐逻辑与神经收集对照结果解说,应用神经收集管制政策,氢耗低浸了7.23%。
Kelouwani等提出一种燃料电池插电式混杂动力汽车(PHEV)的能量统制政策,结果解说,可能完毕最优管制并删除5%的氢气消磨。Ettihir等也对能量统制体例举办了咨询,以期完毕最大效能和最大功率输出,结果解说安排的管制措施可能跟踪最优管制点。
表3是对燃料电池-蓄电池混杂动力体例咨询的对照,很显然,燃料电池-蓄电池混杂动力体例改观了燃料电池电动汽车的动力性和经济性。

Thounthong等闪现了一种应用微分滑润管制能量统制体例,并表明该体例不必要燃料电池的火速相应,能够删除燃料电池的压力,拉长燃料电池寿命。图6为燃料电池-超等电容混杂动力体例机合。
Tani等对燃料电池-超等电容混杂电动车的能量统制体例举办了咨询,结果解说,燃料电池有肯定的输出,而超等电容可能供给较大的瞬时功率。Uzunoglu等利用了一种基于小波的功率成亲算法,结果解说,当输出功率较高时,输出电压较低。之后,Kisacikoglu等又对燃料电池-超等电容混杂动力体例应用吞吐逻辑管制举办了负载分拨的咨询。Ates等利用小波-自适合线性神经元管制混杂动力体例。Zheng等还举办了一项基于自适合最优管制算法的咨询,结果解说,与仅应用燃料电池比拟,超等电容器使氢的消磨量下降了18.3%。表4是对这些咨询景况的对照。


Hannan等提出了一种轻型电动汽车的能量统制体例,它集成了燃料电池、蓄电池和超等电容,能量统制体例诈欺PI管制,与只应用蓄电池的体例比拟,此体例展现出了更高的效能。Gao等先容了一种燃料电池混杂动力车,结果解说,燃料电池混杂动力汽车具有优越的效能。Martinez等诈欺吞吐逻辑管制功率成亲,当蓄电池的SOC大于参考值时,燃料电池和超等电容会删除能量供应。Yu等提出了一种功率分拨政策,基于功率需求、蓄电池和超等电容的SOC来分拨能量。Paladini等正在混杂动力体例中嵌入了质子调换膜燃料电池,镍金属氢化物电池和Maxwell超等电容,正在四种行驶工况进取行了测试,依照结果,正在新欧洲行驶工况上是最经济的,惟有6.75 g/km的氢燃料消磨。Motapon等也做了合系咨询,对五种分别的管制政策举办较量,合切各政策的氢耗。表5是对这些咨询的对照景况。
机合和优化目的分别,混杂动力体例所应用的管制政策也不相通。优化目的包罗动力体例的效能,燃料的消磨,整车的本钱,能量损耗等。管制体例所采用的措施有经典管制措施,自适合管制,模子预测管制,吞吐逻辑管制,神经收集管制。对能量统制体例管制政策的提议重要有:尽量采用最优化管制政策或等效消磨最小化政策,由于其动力分拨最合理,且氢气消磨最低;正在不影响负载功率分拨的景况下删除氢的消磨,燃料电池车也要思量经济性题目;硬件正在环测试或及时工况测试只正在模仿景况下不行敷裕注解管制政策的适用性。
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