各類燃料電池混合動(dòng)力總成能源效率研究

比利時(shí)的學(xué)者研究了幾種燃料電池汽車的動(dòng)力總成設(shè)計(jì)方案，比較了采用燃料電池/超級(jí)電容、燃料電池/常規(guī)電池、和燃料電池/超級(jí)電容/常規(guī)電池混合的三種燃料電池汽車的動(dòng)力總成和控制策略。其結(jié)論為：燃料電池/超級(jí)電容型燃料電池汽車的能源效率略勝過(guò)其他兩種方案。該研究結(jié)果已在第27屆電動(dòng)汽車研討會(huì)上得到發(fā)布。

燃料電池/超級(jí)電容型燃料電池汽車的節(jié)能優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自于它可以在瞬態(tài)工況下頻繁地使用高效率的超級(jí)電容進(jìn)行充放電（超級(jí)電容所允許的最大充放電流遠(yuǎn)高于常規(guī)電池）。所以盡管它的車重往往更高，但是仍然更加節(jié)能。

研究人員還指出：從電池壽命、部件尺寸、瞬態(tài)工況的角度看，采用燃料電池/超級(jí)電容/常規(guī)電池混合型的燃料電池汽車或許也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

將標(biāo)準(zhǔn)的一套燃料電池系統(tǒng)整合進(jìn)一臺(tái)汽車的動(dòng)力總成中，并不能總是滿足汽車的功率需求。盡管燃料電池具有較高的功率容量，但是那只是對(duì)于穩(wěn)定工況而言的。相反，其瞬間輸出更高功率的能力相對(duì)薄弱。因此，燃料電池系統(tǒng)的高價(jià)格和遲緩的動(dòng)態(tài)性能成為了制約燃料電池汽車商業(yè)化的最大障礙。

為了克服該障礙，燃料電池系統(tǒng)必須進(jìn)行“雜交”，使自身具備多種儲(chǔ)能系統(tǒng)（如常規(guī)電池或超級(jí)電容等），在節(jié)能的同時(shí)，更好滿足動(dòng)力的需求。

該研究評(píng)估不同種類燃料電池系統(tǒng)的能源效率、成本和部件尺寸。研究人員使用Matlab/Simulink軟件，設(shè)計(jì)并仿真了多種燃料電池動(dòng)力總成。能源效率評(píng)估采用了NEDC和FTP75兩種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試循環(huán)進(jìn)行仿真。他們還根據(jù)燃料電池效率MAP圖，使用了兩種控制邏輯，來(lái)最大程度地降低仿真模型的氫消耗量。

控制邏輯（1）基于CSEM能源效率MAP圖，可以減小每種測(cè)試循環(huán)的氫的總消耗量。控制邏輯（2）基于CSPSO離子群優(yōu)化法，協(xié)調(diào)多種儲(chǔ)能系統(tǒng)工作，盡量降低能耗、維持電池電量。