燃料电池汽车混合动力系统怠速启停控制研究

车用质子交换膜燃料电池在怠速工况下的启动停机过程是影响燃料电池寿命及制约其商业化应用的主要技术难题.结合现有文献及实验研究对某燃料电池汽车混合动力系统,分析了怠速控制要求,提出适用于燃料电池汽车混合动力系统的怠速启停控制策略,描述了燃料电池系统在控制过程的工作流程,并在Matlab/Simulink的Stateflow...     

熔融碳酸盐燃料电池－燃气轮机混合动力系统特性分析

文中研究了由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和燃气轮机组成的混合动力系统。在设计点工况下，MCFC电堆的发电量占系统总发电量的80％，剩下20%的电量由燃气轮机提供。文章在混合动力系统动态数学模型的基础上，结合系统运行的具体过程，通过计算分析，对混合动力系统的动态特性进行了研究。结果表明：当混合动力系统的供给燃料流量变化时，混合动力系统内部各参数均会发生显著的动态变化，从而影响混合动力系统中各部件的运行性能，导致混合动力系统的效率下降。此外，由于各部件之间复杂的相互作用，混合动力系统的负荷响应速度较慢。研究结果还表明，由于供给燃料发生变化而引起的燃气轮机转速的改变，有利于改善混合动力系统的变工况性能。     

城轨交通用燃料电池/超级电容混合动力系统瞬时等效最小氢耗硬件在环方法研究

为了提高轨道交通用燃料电池混合动力系统的燃料经济性并有效保持储能单元的荷电状态(state of charge,SOC),该文提出一种适用于燃料电池/超级电容混合动力系统的瞬时等效最小氢耗硬件在环方法。该方法采用超级电容的一阶RC等效电路模型,建立超级电容的等效氢耗模型,通过推导得到超级电容最优输出的功率,根据当前SOC下超级电容最优输出功率并结合需求功率控制燃料电池系统的输出。通过在搭建的RT-LAB半实物硬件在环平台下,与功率跟随方法进行对比分析。结果表明,提出的方法能够有效减少氢气消耗量和保持超级电容SOC,将在轨道交通混合动力车辆大功率应用中具有良好的应用前景。     

基于运行模式和动态混合度的燃料电池混合动力有轨电车等效氢耗最小化能量管理方法研究

清洁环保的燃料电池混合动力有轨电车近年来受到极大关注,其高效的能量管理方法对混合动力系统性能起到至关重要的作用。传统等效氢耗最小化方法的荷电状态(state of charge,SOC)平衡系数通常采用恒定值,而有轨电车在大功率峰值需求和减速制动过程中,恒定的SOC平衡系数不能满足瞬时等效氢耗最小的指标要求,并且在未知有轨电车工况条件下最优SOC平衡系数无法确定。针对上述问题,建立基于燃料电池/锂电池的混合动力有轨电车动力系统模型,并通过分析SOC平衡系数与氢耗特性,提出一种基于运行模式和动态混合度的等效氢耗最小化能量管理控制方法。该方法通过划分有轨电车运行模式,分析不同运行模式下SOC平衡系数与瞬时氢耗的关系,在此基础上提出基于运行模式和动态混合度的等效氢耗瞬时优化方法。结合有轨电车典型工况,搭建RT-LAB实时仿真平台,开展有轨电车能量管理系统实时仿真,并与传统等效氢耗最小化方法进行对比分析。结果表明,所提出的能量管理方法能够根据有轨电车工况的实时变化而自动分配需求功率,并在不同初始SOC的情况下,满足等效氢耗量最小的性能指标要求,提高整车燃料经济性。     

燃料电池低温储存、启动热平衡建模与分析

质子交换膜燃料电池发动机低温冷启动性能是制约燃料电池发动机广泛应用的重要指标,合理的停机保温设计和启动策略能极大提高低温冷启动成功率、加快启动速度、减小膜电极损伤、延长燃料电池使用寿命。采用传热学原理,结合燃料电池物性参数,建立了燃料电池系统启停过程动态热平衡计算模型,并基于该模型对燃料电池在不同降温速度、不同低温储存温度和不同保温设计下的启动能耗等进行计算和对比分析研究。研究计算表明,所归纳的模型、计算方法和结果,可为工程应用提供降温时间、降温速度、保温所需厚度的数据参考,并指导选择燃料电池的低温储存环境,计算并使用合适的保温材料厚度,降低低温环境对燃料电池伤害、保障低温顺利启动、减小低温储存和启动能耗。     

燃料电池城市客车——燃料电池与超级电容混合动力研制

论述了燃料电池与超级电容混合驱动城市客车的技术优点以及作为清洁能源汽车的可持续发展意义.并且对燃料电池与超级电容混合动力的整个动力系统设计,以及混合动力在不同车况下的输出性能进行了详细的分析,充分证明这种电-电混合动力系统高效、安全的优越性,对保障燃料电池动力系统工作状态平稳,延长工作寿命有重要意义.     

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。     

燃料电池电动汽车控制系统研究与设计

研究了燃料电池电动汽车控制系统,提出了多能源燃料电池加镍氢电池加超级电容混合动力系统的方案,引入分层递阶智能控制思想,对控制系统进行了分析,并通过比较车载三种能源,对多能源能量管理策略进行了研究和优化.     

基于FTA-AHP的FCEV动力系统可靠性影响因子及其权重研究

FCEV动力系统是燃料电池汽车重要的子系统,一旦发生故障,轻则造成系统性能下降,重则造成人员和财产损失。利用故障树分析法(FTA)对FCEV动力系统的可靠性进行定性分析,建立了FCEV动力系统故障树,再运用层次分析法(AHP)对动力系统进行定量分析,得出FCEV动力系统影响因子的权重,结果表明对可靠性影响最大的是氢管理因子和动力蓄电池因子,燃料电池系统、DC/DC变换器因子和电机驱动因子次之,其中驱动电机CAN通讯故障对整车安全运行影响显著。最后根据FTA-AHP定性定量相结合分析的结果,提出了加长排氢气的时间、更改优化燃料电池吹扫策略等提高可靠性的途径和具体措施,为提高燃料电池汽车安全运行的可靠性、提前发现安全隐患等提供参考。     

混合动力植保无人机能量管理策略

提出了基于燃料电池的植保无人机混合动力系统。讨论了混合系统方案,建立了燃料电池以及锂电池的系统模型,提出了基于规则的功率跟随能量管理控制策略。通过Matlab/Simulink仿真分析了在植保无人机作业过程中各电源之间的功率分配。结果表明该能量管理系统在满足植保无人机动力需求的前提下,使需求功率在燃料电池以及锂电池之间得到有效分配,提高了燃料电池的燃料利用率,降低了锂电池的充放电次数,从而延长燃料电池以及锂电池的寿命,提高无人机的续航能力。     

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。     

墙式燃烧锅炉磨煤机启停不投或少投油方式续论

通过对煤粉气流爆燃产生的条件、爆燃后所产生的压力扰动等的分析，探讨磨煤机启停不投或少投油的安全性。同时，认为现行的磨煤机启停投油及其规程已不适应目前中大型直吹式墙式锅炉的磨煤机启动，并建议尽快建立与磨煤机启停不投油或少投油方式相适应的新规程。     

基于APS的凝结水系统在超临界机组的应用与分析

某电厂350 MW超临界机组采用基于APS的凝结水系统,该系统功能组主要有2个功能:对凝结水热井至除氧器的凝结水管道段进行注水排气控制;在凝结水变频器启动后,通过凝结水泵再循环阀进行自身循环,为下一功能组进行凝结水管道冲洗做准备。利用功能组成功实现了除氧器上水、凝结水管道冲洗排放、除氧器水位调节阀及凝结水变频调节控制方式的全程自动控制,并减少了运行人员的操作量和操作时间。随着火电机组自动化水平的不断提高,凝结水功能组将得到更广泛的应用。     

车用质子交换膜燃料电池低温起动研究进展

燃料电池系统不能在零摄氏度以下的环境中正常起动是阻碍燃料电池汽车商业化的主要障碍之一。对国内外质子交换膜燃料电池低温起动的研究进展做了概括。介绍了低温环境对燃料电池的使用以及对零部件和膜电极(MEA)的影响。介绍了燃料电池低温起动仿真研究使用的主要物理模型。对已经获得专利的燃料电池低温起动策略和方法做了分类,并比较了不同起动策略的优点和缺点。提出了未来燃料电池低温起动研究的方向和重点。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

000 MW机组启停节油技术研究

系统分析了1 000 MW超超临界、一级大旁路系统机组启停过程中油耗偏高的原因。通过降低单支油枪出力及减少油枪投入数量、降低启动疏水系统汽水热量损失、优化机组旁路运行方式、缩短暖机和并网至最低不投油稳燃负荷时间、冷态循环清洗过程中提高锅炉上水温度、停机时提前控制煤仓煤位等措施,降低机组启停油耗;提出了通过临炉加热和微油点火改造,可进一步降低机组启动油耗。     

1000 MW机组启停节油技术研究

系统分析了1 000 MW超超临界、一级大旁路系统机组启停过程中油耗偏高的原因.通过降低单支油枪出力及减少油枪投入数量、降低启动疏水系统汽水热量损失、优化机组旁路运行方式、缩短暖机和并网至最低不投油稳燃负荷时间、冷态循环清洗过程中提高锅炉上水温度、停机时提前控制煤仓煤位等措施,降低机组肩停油耗;提出了通过临炉加热和微油点火改造,可进一步降低机组启动油耗.     

基于专家知识库的双进双出制粉系统自启停技术

制粉系统的自启停技术是实现燃烧全程自动控制的必备条件。对制粉系统启停时机及启停顺序进行了研究,建立了制粉系统的启停专家知识库,能够对其启停时机和启停顺序进行自动优化,实现了制粉系统在机组启停及运行全过程的智能控制;设计了双进双出制粉系统的自启停步序,实现了该类制粉系统启停过程的全程自动控制。应用表明,所设计的基于专家知识库的双进双出制粉系统自启停技术能够满足火电机组燃烧全程智能控制的需要,提高了机组的自动化水平和运行的稳定性。     

车用质子交换膜燃料电池系统关机策略优化

质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）的关机过程是影响其寿命和耐久性的关键因素,尤其对于车载燃料电池系统,关机后的放电和吹扫过程对其寿命的提高尤为重要。本文提出了两种不同的燃料电池系统关机策略,并对关机过程中的放电和吹扫条件参数进行优化,其目的是（1）缩短关机放电和吹扫时长;（2）减少开路电压（OCV）对电池性能的影响;（3）避免关机过程中氢气／氧气界面的形成对电池性能的影响。本文的研究结果确定了环境温度为360C时燃料电池系统关机程序结束的判据,并且通过对空压机、节气门和水泵转速的优化,能够将关机时长减少。另外,本文比较了两种不同关机策略的优劣,为制定车载燃料电池系统的关机策略提供参考。