中国公路学报

作者：林歆悠, 李雪凡, 林海波

单位：1. 福州大学 机械工程及自动化学院, 福建 福州 350002;2. 福州大学 福建省高端装备制造协同创新中心, 福建 福州 350002

关键词：汽车工程,燃料电池衰退,反馈控制策略,等效氢气消耗最小

基金：国家自然科学基金项目（51505086）；CAD/CAM福建省高校工程研究中心项目（K201710）

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率<i>P</i>_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值Δ<i>P</i>_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与Δ<i>P</i>_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节Δ<i>P</i>_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比Δ<i>P</i>_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近Δ<i>P</i>_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。

来源：2019年第5期

《中国公路学报》期刊编辑部

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