作品泉源：1.中国汽车时间探究中央有限公司2.中汽研汽车查验中央（天津）有限公司1短序燃料电池汽车（FCV）因为具有环保、噪声小、出力高的所长，近年来正在国表里

燃料电池汽车（FCV）因为具有环保、噪声小、出力高的所长，近年来正在国表里受到了遍及的眷注，而且环球领域内众家汽车筑筑厂商纷纷推出FCV产物，席卷商用车和乘用车。与纯电动汽车充电时辰较长这一特征比拟，FCV正在5min操纵即可竣工一次氢气加注，极大地便当了用户的出行。别的，动力电池正在低温下面对着职能衰减、续驶里程“缩水”的题目，而燃料电池的操纵能够缓解这些题目。然而，FCV正在推论行使的历程中仍旧存正在诸众限制要素，比方当车辆正在低温处境（低于0°C）下停放时，燃料电池内部残留的水不妨会结冰，对车辆下次的启动酿成作梗；车辆正在低温下启动时，燃料电池形成的水不妨会从头结冰，断绝响应气体的通道；别的，当燃料电池温度低于寻常管事温度（60~80°C）时，其输出职能也会低重，是以，有需要对FCV的低温启动历程举行探究。目前国表里的探究职员提出了众种低温启动计划，席卷停机吹扫、停机后电池络续低电流运转、外部热源加热的办法，这些办法都离不开FCV的能量统治政策的履行。Wang等以NEDC轮回和CLTC轮回为例，对车辆怠速和运转工况下的能量流举行了判辨和探究；Hao等提出了一种合用于插电式和非插电式混杂动力燃料电池汽车的电能消磨率的测试手法；Shen等打算了一种FCV的能量统治计划，通过操纵最优独揽道理，消重了氢气消磨量，升高了体例职能。是以，对FCV管事历程中的能量流举行判辨，能够分析汽车的能量分拨政策，有助于优化汽车的能量统治形式、升高整车的体例出力、升高FCV低温启动技能。

本文针对燃料电池商用车低温启动历程，判辨了其能量流独揽政策及能量变动历程，探究了动力电池和燃料电池正在FCV的能量统治中的感化，为企业时间擢升供应必然的参考。

FCV的能量要紧泉源于燃料电池。单片燃料电池的表面输出电压为1.23V，但因为燃料电池管事时存正在活化极化、欧姆极化和浓差极化要素，是以燃料电池的管事电压U跟着输出电流I的增大而减小，燃料电池的职能弧线所示。而极化感化所耗损的能量则转化为热量，能够用来加热燃料电池本身，其产热功率ΔE可由下式企图：

单片燃料电池输出的功率有限，为了满意本质行使需求，FCV日常操纵由众个单片燃料电池构成的电堆。从图1中能够看出跟着电流的变动，燃料电池的输出功率密度显露先增大后减小的趋向。FCV正在本质道道行驶历程中会碰到众种工况，如加快、减速、爬坡、怠速、启停，这需求FCV的输出功率可以满意差别的操纵工况。越发是当FCV正在低于0°C的处境下停放后，假若只用燃料电池动作能量泉源，再次启动很不妨会启动凋零，是以FCV日常同时装置燃料电池和动力电池，仰赖燃料电池和动力电池协同配合来保障坚固的功率输出，其能量构造如图2所示。式中，I为电流；U为电压；下标FC显示燃料电池。动力电池的输出功率PBAT能够用下式企图：

以一款燃料电池客车为例，判辨FCV正在低温启动工程中的能量流独揽政策以及能量变动。该车的外型尺寸为12.0m×2.6m×3.8m，电机功率为170kW，燃料电池堆的额定功率为150kW，动力电池的额定电压为630V。正在FCV的低温启动试验中，车辆正在处境仓中抵达-30°C后最初浸车12h，保障整车温度都能消重到指定温度，然后发轫启动。最初蓄电池发轫管事，并为动力电池加热。当动力电池升高到必然温度后，动力电池发轫管事，同时为燃料电池加热；此时车辆各个别的能量要紧由动力电池供应。当燃料电池温度升高到必然温度后，燃料电池发轫启动。遵循T/CSAE122-2019《燃料电池电动汽车低温冷起动职能试验手法》，假若燃料电池的输出功率抵达厂商划定值后能够络续坚固运转不少于10min，则能够以为低温启动获胜。启动获胜后，燃料电池动作车辆的要紧能量源发轫为动力电池充电，而且为空调、空压机、氢泵等一系列附件供电；动力电池由功率输出转为功率输入，进入充电状况。正在本文的测试中车辆保留怠速状况，并开启空调暖风为座舱内供暖。本文通过判袂衡量燃料电池和动力电池的输出电压及电流，企图燃料电池和动力电池的能量变动，并以此来企图车辆其它附件的能量消磨。本文试验所测试的FCV的初始SOC为50%，从蓄电池管事发轫计时，至燃料电池以坚固功率运转满10min为止，正在这个历程中，燃料电池、动力电池、其它附件的功率变动如图3所示。从图中能够看出，正在启动的前289s由蓄电池为车辆供应低压电，此时燃料电池和动力电池均无功率输出。正在289s自此动力电池启动，并为燃料电池加热，管事电压为631V，功率为6.4kW操纵，此时车辆一经能够寻常管事。正在336s发轫启动燃料电池电堆，电堆以7.3kW操纵的较低功率运转，此时燃料电池和动力电池同时为车辆输出能量。燃料电池以较低功率运转，一方面能够消重产水量，避免正在温度升高到0°C以前燃料电池内产生结冰断绝，另一方面也能够仰赖极化耗损形成的热量为燃料电池本身加热。正在第455s燃料电池功率发轫升高，此时动力电池由功率输出转为功率输入，证实燃料电池发轫为动力电池充电。从第470s发轫，燃料电池的功率坚固正在72kW操纵，并继续坚固运转10min以上，低温启动获胜。

正在FCV坚固怠速运转功夫，燃料电池继续为动力电池充电，并为车辆的其它附件供应能量。因为正在509s开启空调为乘员舱内供暖，动力电池的充电功率降为30~40kW，均匀值为35kW，动力电池消磨的功率占燃料电池发电功率的48.6%。FCV正在低温启动历程中，燃料电池、动力电池发电量和其它附件耗电量的变动如图4所示。正在燃料电池功率升高至最大坚固功率前，动力电池总共供应了0.17kW·h的能量。正在燃料电池启动后，燃料电池发电量和其它附件耗电量的差值即为燃料电池为动力电池充电消磨的电量。从燃料电池启动至坚固功率运转之间的阶段，燃料电池总共形成了0.42kW·h的能量，是以正在FCV低温启动的历程中，动力电池供应的能量相当于燃料电池供应能量的40.5%，燃料电池输出能量的功劳率为71.2%。

正在燃料电池坚固运转阶段，燃料电池的发电量为11.96kW·h，此中为动力电池充电消磨了6.25kW·h，为其它附件的管事供应了5.71kW·h。为动力电池充电消磨的能量占燃料电池发电量的52.3%，跨越了燃料电池发电量的50%，只是当其它附件的用电需求增众或者动力电池电量充满自此，这一比例会有所消重。

本文判辨了目前燃料电池汽车正在低温启动历程中的能量流，结果证明，FCV正在启动初期，需求仰赖动力电池动作要紧能量泉源，当燃料电池可以继续坚固运转时，燃料电池才会动作要紧能量泉源。当车辆怠速运转并开启采暖时，为动力电池充电消磨的能量跨越燃料电池发能量的50%，假若车辆寻常行驶，该比值会有所消重。正在未来的探究中，应络续优化燃料电池的职能，升高燃料电池低温自启动的技能；其次能够通过优化整车能量统治政策的办法，使燃料电池形成的能量尽不妨地向其它附件倾斜，升高车辆的能量诈欺出力。

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