燃料电池混合动力系统设计与控制研究

为实现拖拉机全局功率分配最优,同时进一步提高系统燃料经济性,本文基于燃料电池/锂电池/超级电容混动力拖拉机,设计一种基于外部能效最大化的能量管理策略。该策略旨在降低系统实时氢耗的同时最大化外部能源输出,以减小负载随机性对燃料电池输出功率的影响。在拖拉机典型犁耕工况下,与状态机策略和等效氢耗最小策略进行仿真对比,结果表明,本文所提策略满足给定犁耕工况的功率需求,且相较于两种传统策略系统更充分地发挥了辅助能源的性能特点;减轻了燃料电池负担,提高了燃料电池耐久性;氢耗量分别降低了11.03 g和16.54 g,提高了混合动力系统整体经济性。

氢燃料电池有轨电车混合储能系统的节能运行优化

针对燃料电池/超级电容/锂电池混合储能有轨电车能量管理中存在的等效能耗受负载随机性影响较大,无法保证全局功率分配最优的问题,同时为进一步提升燃料经济性,提出一种基于外部能耗的运行优化策略。首先,将负载能量需求分为内部能源燃料电池的实时燃料消耗和外部电源锂电池/超级电容的电能消耗两部分;其次,旨在通过将等效能耗最小化策略的目标函数改写为最大化外部电源出力,以分担燃料电池的高功率负载压力,使其不需要评估等效能耗,从而达到增强对负载变载的鲁棒性,同时最小化实时氢耗的目的;最后,将所提优化策略与等效能耗最小化及状态机和功率解耦策略进行对比分析。结果表明:在整个循环工况中,所提方法相较于等效能耗最小化策略燃料电池氢气消耗降低17.68g,峰值电流降低21.81A;相较于状态机和功率解耦策略氢气消耗降低39.04g,峰值电流降低56.9A,且母线电压偏移范围和各能量源应力均有显著改善。