融合工况预测的燃料电池汽车里程自适应等效氢耗最小控制策略

为有效地提高插电式燃料电池汽车的经济性,实现燃料电池和动力电池的功率最优分配,考虑到行驶工况、电池荷电状态(State of charge,SOC)、等效因子与氢气消耗之间的密切联系,制定融合工况预测的里程自适应等效氢耗最小策略.通过基于误差反向传播的神经网络来实现未来短期车速的预测,分析未来车辆需求功率变化,同时借助全球定位系统规划一条通往目的地的路径,智能交通系统便可获取整个行程的交通流量信息,利用行驶里程和SOC实时动态修正等效消耗最小策略中的等效因子,实现能量管理策略的自适应性.基于MATLAB/Simulink软件,搭建整车仿真模型与传统的能量管理策略进行仿真对比验证.仿真结果表明,采用基于神经网络的工况预测算法能够较好地预测未来短期工况,其预测精度相较于马尔可夫方法提高12.5%,所提出的能量管理策略在城市道路循环工况(UDDS)下的氢气消耗比电量消耗维持(CD/CS)策略下降55.6%.硬件在环试验表明,在市郊循环工况(EUDC)下的氢气消耗比CD/CS策略下降26.8%,仿真验证结果表明了所提出的策略相比于CD/CS策略在氢气消耗方面的优越性能,并通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性.

基于FLACS的船舶载运燃料电池汽车氢气泄漏仿真分析

为保障船舶载运燃料电池汽车(FCV)安全,以某滚装船为研究对象,基于FLACS软件模拟闭式滚装处所和开式滚装处所内氢气泄漏场景,对比分析几种不同通风型式、通风效率、泄漏位置及车辆间距对氢气泄漏扩散的影响。结果表明,针对闭式处所,机械进风叠加机械排风的通风效果最好,机械进风叠加自然排风效果次之,自然进风叠加机械排风效果最差;相同进排气型式下,换气次数越多对处所内氢气浓度下降越有利,在通风阻滞区域尤其明显;相同风向和风速条件下,船舶中部氢气泄漏的后果风险明显高于端部,中部氢气泄漏后处所通风达到安全浓度的时间为端部的3~12倍。

燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类:基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点:1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

燃料电池汽车动力系统匹配及能量管理

为了分析燃料电池汽车动力系统参数匹配设计以及能量管理方案对整车性能的影响,以某款燃料电池汽车为研究对象,对其主要动力系统部件进行了参数匹配.以提升整车经济性能为目标,提出了功率跟随式能量管理策略和基于模糊控制的能量管理策略,并采用滑动平均滤波算法对模糊控制策略输出量进行优化.基于AVL-Cruise和Simulink建立了联合仿真平台,搭建整车及能量管理系统模型,验证了整车动力性能,对比分析了3种控制策略下的整车经济性能.结果表明:经过优化后的能量管理策略燃料电池输出功率曲线更加平滑,且一直处于高效率输出区间内,基于燃料电池优先保护原则,经过优化后的能量管理策略性能最佳.

中国氢燃料电池汽车市场发展现状及展望

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备及氢源价格等市场要素,对政策驱动下的燃料电池汽车市场发展情况进行介绍与分析。[结果]中国燃料电池汽车市场的推广应用效果与政策扶持力度、奖补细则明确程度和地方优势企业带动密切相关;市场已根据主机厂和燃料电池系统配套企业综合竞争力初显头部企业效应;整车和动力系统价格相较2021年下降5%~20%,但综合应用成本尚未达到市场化水平。[结论]尽管中国燃料电池汽车市场化进程仍掣肘于装备制造成本、氢源价格和基础设施配套等因素,但产业发展的决心坚定,将不断随着产品性能验证、基础设施建设、商业模式创新得以稳步发展,展现出更大活力。

国内外燃料电池汽车政策发展展望

分析了美国、日本、韩国、欧盟等国家和地区燃料电池汽车产业支持政策,总结了我国以燃料电池汽车示范政策为代表的支持政策。通过分析、借鉴全球燃料电池汽车政策,结合我国燃料电池汽车产业发展现状,为进一步优化顶层政策设计,高效支撑、引导未来燃料电池汽车相关产业发展提供参考。

氢燃料电池汽车用氢气中痕量硫化物的分析进展

氢燃料电池汽车(FCV)用氢气中的痕量硫化物会导致催化剂中毒,使电池的性能显著下降。各标准组织均对氢燃料电池用氢气中的硫含量做了严格的限值,要求硫化物的含量(以H_(2)S或S_(1)计)低于0.004μmol/mol,这对硫化物的分析提出了很高的要求。本文介绍了气体分析领域中各种痕量硫分析的方法和原理,比较了它们的优缺点,并对它们在FCV用氢中痕量硫分析的应用进行了探讨。

贫数据条件下燃料电池汽车故障分类方法

燃料电池汽车是未来汽车工业可持续发展的重要方向,但现存燃料电池整车相关的测试评价标准尚未对燃料电池汽车存在的故障类型及其分类进行深入研究,缺乏统一故障分级分类方案。为改善该问题,提出一套完善的燃料电池汽车故障模式的分级分类评价指标以统一相关故障等级,重点研究在缺乏数据条件下的燃料电池汽车故障分类方法。基于因子分析法和模糊集理论,提出一种针对燃料电池汽车在贫数据条件下的故障模式分类评价方法,为燃料电池汽车故障等级的分类提供指导意见。

考虑氢燃料电池汽车充放氢策略的区域综合能源系统优化调度分析

氢能在区域综合能源系统中(regional integrated energy system, RIES)优化运行经济性较低,氢燃料电池汽车(hydrogen fuel cell vehicles, HFCV)的灵活储能特性能够有效解决该问题。为此,提出一种基于动态氢定价机制引导的RIES与HFCV双层交互策略。首先,提出由风光发电功率、系统设备供电功率以及电网购电功率共同决定的动态氢定价机制,引导HFCV进行有序充放氢,并建立HFCV充放氢特性模型;其次,构建RIES与HFCV的双层优化模型,研究该定价机制对上下层运行成本的影响,并用CPLEX求解器对双层模型进行求解;最后,算例分析结果验证该动态定价机制与优化策略能有效降低上下层的运行成本,有利于系统稳定经济运行。

氢燃料电池汽车的发展态势及战略思考

当前全球汽车总量正在以极快的速度增长,不仅导致石油资源更加紧缺,由此造成的环境污染问题也更加严重,因此开发性能更优、能耗更低的新能源汽车已成为全球发展的重要战略任务。在各式各样的新能源汽车中,氢能源作为汽车的主要动力燃料具有重要意义,其供能效率高、排放污染较少,是新能源汽车行业中具有发展前景的能源之一。史践编写、机械工业出版社出版的《氢能与燃料电池电动汽车》一书,详细分析氢能和燃料电池电动汽车的发展优势与前景,介绍世界各国氢燃料电池汽车的发展现状,可为我国氢能产业与燃料电池汽车的未来发展战略提供指导。

福建省氢燃料电池汽车产业发展对策研究

为推动福建省汽车产业发展进入新阶段,加快实现“碳达峰”“碳中和”要求,推进福建省实现能源绿色转型,文章阐述了发展氢燃料电池汽车具有的重要意义,通过梳理福建省氢燃料电池汽车产业和政策基础情况,分析其存在的问题,并提出了推动福建省氢燃料电池汽车产业发展的相关对策。

燃料电池汽车整车技术现状与发展趋势

燃料电池汽车是以燃料电池系统作为单一动力源或者是以燃料电池系统与可充电储能系统作为混合动力源的电动汽车。本文围绕燃料电池汽车整车技术,重点分析动力总成和车载储氢系统两个方面目前的技术现状、性能指标及未来发展趋势;并介绍分析了当前国内外氢燃料电池汽车专利技术的现状和趋势,为后续整车技术发展提供参考。

“双碳”视域下氢燃料电池汽车储氢技术现状及发展方向

车载储氢技术是开发高效、安全、低成本氢燃料电池汽车的关键,而储氢材料是研究的重点之一,也是氢的储存和输送过程中的重要组成部分。综述了已采用或正在研究的储氢技术,金属储氢、高压气态储氢、液态储氢和复合储氢等,比较了各种储氢技术的优缺点并指出了车载储氢技术的发展方向。

基于典型交通事故的燃料电池汽车储氢气瓶挤压试验研究

车载氢系统作为燃料电池汽车的核心子系统之一,在交通事故中,一旦承受较大的挤压力,可能导致关键零部件发生功能失效,进而引发氢气的大量泄漏,造成更严重的后果,对车载储氢气瓶进行耐挤压性测评是进一步完善燃料电池汽车安全评价体系的重要工作。建立了车载储氢气瓶的挤压测评方法,详细阐述了挤压测评方法 4方面的内容,并进行了车载储氢气瓶的挤压试验验证,通过试验数据分析挤压对储氢气瓶的影响,定量评价分析储氢气瓶挤压之后的安全性,为车载氢系统安全评价提供参考。

基于时间卷积的燃料电池汽车能量管理策略

为了适应智慧交通与智能网联汽车的快速发展,依据北京部分地图建立了智慧交通模拟数据集,结合因果膨胀卷积和残差连接的网络结构,设计并验证了新型基于时间卷积的数据驱动速度预测模型。为了提升燃料电池汽车的节能性,建立了等效氢耗的多目标优化函数及动力源寿命的约束条件。为了提高策略的实时性,建立了能量管理策略凸优化数学模型,使用了OSQP(operator splitting quadratic program)求解算法,在满足需求功率和计算实时性的前提下,通过合理分配动力源的输出功率,减少了动力源的寿命衰减。结果表明,提出的基于智慧交通的凸优化燃料电池汽车能量管理策略,相比于动态规划计算时间减少了90%以上,并保持等效氢耗基本一致。

燃料电池汽车车载氢系统潜在失效模式及原因分析

车载氢系统的安全性是燃料电池汽车(FCV)的核心技术指标之一,其安全性保障是实现FCV大规模商业化的重要前提。本文围绕车载氢系统的安全性,介绍了车载氢系统的组成,分析了车载氢系统及其零部件的失效模式及原因,总结了车载氢系统的失效后果,并探讨了现阶段在FCV消防安全方面亟需完善的内容。分析表明,车载氢系统的潜在失效模式及原因主要包括密封、振动疲劳、机械冲击、碰撞、快速充放氢疲劳、热损伤、控制系统功能失效等,失效的主要后果表现为氢气泄漏。对于氢气泄漏的危害分析应充分结合车辆所处的场景进行综合考量,在极端场景下,“氢气泄漏+密闭/半密闭空间+点火源”将引起火灾甚至爆炸,会严重威胁公众的生命财产安全。因此,建议从强化安全性设计和验证、提升氢泄漏监测和气源控制技术、开展失效致灾危害量化评价、加强火灾防控技术等多个方面,促进车载氢系统的安全性水平提升。

燃料电池汽车氢系统泄放安全研究

针对燃料电池汽车车载氢系统冬季出现温度驱动安全泄压装置(TPRD)异常损坏,影响泄放系统的密封和强度,严重危及氢气的泄放安全等问题,通过设计TPRD抗冻胀试验,系统分析车载氢系统泄放管路进水结冰冻胀后对其泄放安全的影响。试验结果显示,车载氢系统泄放管路进水后,在反复“结冰-消融”这一循环过程中,产生的冻胀应力造成试验用两组瓶口组合阀的TPRD发生意外激活,均未通过抗冻胀试验,其中,玻璃泡形式TPRD按照预设通道进行泄放,易熔合金形式TPRD未按照预设通道泄放,严重影响氢气泄放安全。未来应重点关注泄放管路的防水与排水设计,避免因进水造成涉氢安全事故。

川渝地区氢能燃料电池汽车产业的发展现状

氢燃料电池汽车被认为是未来新能源汽车的重要发展方向之一。川渝地区是中国西部的重要经济中心,拥有丰富的制氢资源和良好的产业基础,近年来氢能产业呈现出积极发展态势。川渝两地发布了一系列氢能产业规划和指导意见,为产业发展提供了有力支持。川渝地区已汇聚200多家氢能产业相关企业及科研院所,覆盖产业链主要环节,初步构建了氢能“制、储、运、加、用”全产业链。并已建成加氢站近30座,投入运营氢燃料电池汽车近千辆,初步形成了互联互通的成渝氢走廊。此外,川渝地区还积极加强氢能技术研发和创新,共同打造应用示范区,提高氢能产业的竞争力。然而,川渝氢能产业发展也面临着政策体系不完善、基础设施建设不足、燃料电池车推广缓慢等问题,影响了产业的快速健康发展。未来,川渝地区还需加强政策引导与支持,完善政策体系,出台激励政策,加强氢能产业监管;加强成渝地区双城经济圈在氢能产业方面的合作与联动,推动基础设施建设、技术研发和产业化应用等;积极在交通、工业、电力等领域开展氢能应用示范项目,探索氢能应用的最佳模式和路径。

河南省氢燃料电池汽车产业发展研究

【目的】河南省氢能产业起步较早,是国内较早关注并布局氢燃料电池等前沿技术的省份之一,具备发展先机和产业链优势,但同时面临购置和使用成本高、应用场景少等问题,需对产业如何实现突破发展进行系统研究。【方法】通过对当前氢燃料电池汽车行业总体发展情况和河南省发展基础的梳理,分析河南省氢燃料电池汽车产业发展的难点,找准突破口和实施路径。【结果】提出着力推动产业链规模化发展、降低氢气使用成本、加大行业政策支持力度、创新运营模式等相关思路建议。【结论】助力推动河南省氢燃料电池汽车产业做大做强,为政府及行业管理部门决策提供参考。

大众汽车的秘密项目:氢燃料电池汽车

(2024年6月20日)据新闻媒体ecoticias网站报道,德国汽车制造业巨头大众汽车公司正在研发下一代氢燃料电池技术,据称,大众汽车公司已为一款续航里程为1 243英里(2 000 km)的汽车及一组氢燃料电池申请了专利。如果这款汽车上市,它将是大众汽车的第一款燃料电池汽车。据报道,大众公司正在与德国Kraftwerk Tubes公司共同开发这项新技术。新的燃料电池技术包含一种陶瓷膜,其制造成本比亚洲燃料电池汽车制造商现代公司和丰田公司使用的聚合物膜更低。尽管有迹象表明全球电动汽车的普及率增长放缓,但是大众汽车并没有放弃其电动汽车的开发。上个月,大众汽车表示将在2027年推出一款价格适中的紧凑型电动汽车,价格约为21 450美元(2万欧元),大众汽车集团首席执行官奥利弗·布鲁姆(Oliver Blume)表示:“这是一款面向欧洲的入门级电动汽车。”大众汽车品牌首席执行官兼核心品牌集团负责人托马斯·谢弗(Thomas Sch?fer)表示:“我们的电动汽车不仅价格诱人,并且将在技术、设计、质量和客户体验等方面为入门级市场树立标准。”