氢电混合燃料电池汽车动力系统研究进展

零排放和高效率的燃料电池混合动力汽车是人类"可持续移动"的最理想解决方案。介绍了一种氢燃料电池-锂离子电池混合动力系统;讨论了车用燃料电池动力系统能源效率的影响因素及提高动力系统效率的途径,总结了氢燃料电池汽车动力系统的国内外研究进展。     

质子交换膜燃料电池启停衰减的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的耐久性和寿命是制约其商业化发展的重要因素。车载燃料电池不可避免的要经历频繁启停的工况,因此,在启停过程中,电池的性能衰减问题更加突出。综述了近几年来,对启停循环中燃料电池性能衰减的研究,以及关于如何防止电池性能衰减的探讨,最后对如何有效地减少PEMFC的衰减提出了意见和建议。     

燃料电池用质子交换膜研究进展

简要介绍了用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜的工作原理和性能特点 ;对现有质子交换膜的结构和性能进行了分析和比较 ;阐明了针对作为质子交换膜燃料电池重要组成部分的质子交换膜进行深入研究和开发 ,将推进质子交换膜燃料电池技术的商业化进程。     

频繁启停对质子交换膜燃料电池堆性能的影响

以活性面积为330 cm2的电堆为研究对象,考察质子交换膜燃料电池(PEMFC)经历频繁启停操作后的性能衰减。反应气体的分布不均匀,会造成单片电池电压在氮气吹扫过程中下降速率不一致,甚至出现某一片或者几片电池出现反极的现象;PEMFC电堆在经历频繁的启停循环后,性能下降,且高电流密度区的电压衰减更快;随着启停循环的增多,性能的下降会变慢。当电流为100 A时,经历500次启停循环后,前200次启停循环的平均电压衰减速率为后300次衰减速率的3倍,而电堆中单片电池的均一性并未明显恶化。     

质子交换膜燃料电池启停策略研究现状

从耐腐蚀性催化剂载体、催化剂研发及启停控制策略应用等3个方面,对现有质子交换膜燃料电池(PEMFC)启停策略进行综述。探讨可防止燃料电池性能衰减的启停控制策略。指出只有将低成本的耐腐蚀性载体、催化剂和启停控制策略互相结合,才能避免启停过程中PEMFC性能的衰减。     

混合动力系统的控制系统设计与仿真

设计了一种新颖的质子交换膜燃料电池/蓄电池的混合动力模型,该混合动力模型以锂电池为主,燃料电池为辅。该系统可以实时监测负载电流,假设并实现了在负载电流不大于10 A时,由锂电池单独工作;当负载电流大于10 A时,燃料电池和锂电池共同工作,提供功率。在Simulink平台上建模并验证了所设计的混合动力系统的能量管理策略的可行性。     

质子交换膜燃料电池混合动力系统测控平台开发

介绍了5 kW高低温质子交换膜燃料电池混合动力系统测控平台的开发。介绍了平台测试系统模式下检测系统工作参数,对燃料电池混合动力系统的性能、建模和优化设计等问题进行研究;在模拟真实系统模式下研究燃料电池混合独立发电系统的动态建模、控制和优化。阐述了配合多能源系统研究动态负载下的进料控制、功率输出稳定性和能量效率优化等问题。介绍了测控平台各子系统的设计和设备选型。     

质子交换膜燃料电池研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,可室温快速启动,在电动车、便携式电子设备、固定电站和军用特种电源等方面都有广阔的应用前景。研究了质子交换膜燃料电池实用化的技术及机理,对其结构缺陷进行了分析,认为开拓新的催化剂体系,合成出活性更高、稳定性更好的催化剂对于燃料电池来说意义重大。     

燃料电池/锂电池混合动力控制系统设计

针对燃料电池动态响应上的不足,在原有峰值电流模式PWM开关电源系统基础上,设计了一套新型的质子交换膜燃料电池/锂电池混合动力控制系统,并在Simulink仿真平台上,建立了控制系统的仿真模型.为了改善燃料电池输出电流纹波和延长燃料电池使用寿命,采用两相交错并联BUCK变换器结构,详细分析了控制系统的工作原理和控制方法.仿真验证了所设计的混合动力能量管理控制系统在脉冲功率需求下控制策略的有效性.     

燃料电池混合动力系统的平坦性控制方法研究

针对燃料电池/超级电容混合动力系统设计了一种基于平坦性控制的能量管理方法。在Matlab/Simulink仿真软件中建立了燃料电池间接型混合动力系统模型,证明此系统是平坦性系统,根据平坦性控制方法设计能量管理控制器,再对控制目标进行轨迹规划,对控制效果进行仿真,与采用经典控制理论设计的PI控制器的控制效果进行对比。     

基于ADVISOR的燃料电池混合动力车混合度的研究

为了提高燃料电池混合动力车(FCHV)动力系统工作的协调性,解决整车的动力性和燃料经济性问题,针对氢氧质子交换膜燃料电池-铅酸电池混合动力车,首先对动力系统主要部件进行选型,然后确定了若干可行的燃料电池和铅酸电池的功率匹配方案,最后在ADVISOR软件中搭建整车仿真平台,在FTP和ECE_EUDC仿真工况下对各种匹配方案进行了仿真,在满足车辆动力性要求的前提下,对各种匹配方案的燃料经济性进行分析,从而得到燃料电池和铅酸电池的最佳匹配。     

燃料电池电动汽车能量管理系统最优控制策略研究

燃料电池电动汽车复杂多变的行驶工况下极易产生大电流脉冲,负载的变化给燃料电池带来极大的影响。针对燃料电池低电压、大电流的输出特性,在燃料电池电动汽车动力系统结构基础上,采用动态规划算法来管理能量的最优分配,在MATLAB/Simulink建模仿真平台搭建完整的能量管理策略模型,并在WLTC循环工况进行仿真试验,结果表明,采用动态规划算法能够延缓燃料的过度消耗,在动力电池SOC由45.6%回升到48.3%阶段,燃料电池能够稳定地输出能量,并且不断优化整车的能量分配。     

单电源燃料电池电动车的设计与控制研究

采用质子交换膜燃料电池(PEM FC)与人力相结合的动力系统,设计出一种仅由PEM FC供电的电动车。该系统针对PEM FC在电动车启动、爬坡时输出功率不能很好满足车辆要求的特性,采用人力补偿及合理的控制策略使PEM FC在高效率下运行,克服PEM FC作为独立电源供电的不足。理论分析和实物运行结果表明,该系统具有较高的能量效率和良好的运行稳定性。     

燃料电池发电系统的能量管理控制

针对燃料电池动态响应上的不足及其因长时间运行而造成的性能衰减,探讨了燃料电池发电系统的混合结构。讨论了能量管理控制系统的结构及其控制器的设计,提出了基于前馈补偿和双闭环相结合的控制方法。通过控制双向变换器调整蓄电池的充、放电,使燃料电池的输出电流缓慢变化,大大减少了冲击性。通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。     

燃料电池备用电源系统设计与控制研究

为了弥补燃料电池作为独立备用电源存在的不足,提出一种以燃料电池为主电源、蓄电池为辅助电源的备用电源系统。根据燃料电池备用电源系统特性,提出了系统电压阈值补偿控制策略及蓄电池充放电控制策略,实现备用电源的不间断切换及动态补偿。基于提出的系统结构和控制策略,研发了一台3 kW燃料电池备用电源样机系统。实际测试表明,所提的系统结构及控制策略实用、有效,所设计的燃料电池备用电源系统可用作不间断备用电源。     

燃料电池混合动力车整车能量管理研究

针对燃料电池混合动力系统的特点对整车能量管理策略进行优化,将锂离子电池的荷电状态、整车需求功率作为输入变量,将燃料电池提供的功率、锂离子电池提供的功率和制动能量回收功率作为输出变量,提出了基于模糊控制的混合动力系统能量实时控制算法,并将新算法应用于硬件平台进行仿真与实现,同时设计出基于模糊算法的燃料电池混合动力系统整车控制器样机.算法仿真及装载该控制器的样车道路行驶试验结果表明:该控制器使整车效率达到50％以上,在提高整车燃料利用率的同时使燃料电池、锂离子电池工作在最佳状态.     

燃料电池混合电动车中低温热能发电系统

质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常在为电动车提供电力的同时,也要产生相当数量的废热(约40%～60%)。为了提高质子交换膜燃料电池混合电动车的能量利用率,提出了将温差发电机作为PEMFC的废热回收装置,使其能利用PEMFC低品位的热能进行二次发电并用于锂电池的在线充电。通过对该热电联供系统的热力学分析,得出了温差电池在PEMFC不同运行温度下的发电功率。试验结果显示,此系统可以在提高能量综合利用率的同时,降低对车载锂电池尺寸的设计要求。     

高温燃料电池发电系统研究

介绍燃料电池的分类和应用技术路线,比较各种燃料电池的发电特性,分析高温燃料电池的应用前景。分析表明,固体氧化物燃料电池在大型电厂的应用具有潜在优势。应用稳态模拟软件(AspenPlus)对1000kW SOFC/GT发电系统进行了模拟,模拟结果与WestingHouse 500kW SOFC/GT发电系统设计数据比较吻合,误差小于5%。应用建立的系统模型对影响系统性能的主要参数进行了优化,系统效率提高到51.403%。