燃料电池汽车能量管理系统及控制策略

热度:Loading...   日期:16-11-03, 03:06 PM   来源:陆地方舟集团   
燃料电池汽车能量管理系统及控制策略

燃料电池汽车按照驱动系统概括起来有纯燃料电池驱动系统和燃料电池(FC)与辅助动力源组成的混合驱动系统两种形式。纯燃料电池驱动系统只有燃料电池一个动力源,汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。它的主要缺点有:燃料电池功率大、成本高;对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求;不能进行制动能量回收。因此,为了有效解决上述问题,必须使用辅助能量存储系统作为燃料电池系统的辅助动力源和燃料电池联合工作,组成混合驱动系统共同驱动汽车。

在燃料电池汽车上,主动力源是燃料电池(FC),可应用的辅助动力源有蓄电池(B)、超级电容器(UC)和超高速飞轮(FW)o目前,燃料电池和辅助动力源混合驱动系统形式有以下几种:FC+UC.FC+FW.FC~-B和FC—-B+UCo目前,各大研究机构普遍研究的是混合驱动形式。传统内燃机混合动力汽车是内燃机与电动机之间驱动力的合成,即在两个动力源之间进行动力分配。在燃料电池混合动力电动汽车(FCHEV)中则是电与电的合成,即要进行的是功率分配oFCHEV的模型如图8- 23所示,它表示了电动机、电池以及燃料电池之间的功率输入输出关系。目前按它们之间分配的控制策略来分,可分为两种控制模式:功率跟随模式开关模式的基本思想为:对燃料电池进行最优控制,即以最低氢气消耗为目标调节燃料电池,使其在某一工作点工作,该工作点是燃料电池最佳效率点,使燃料电池始终工作于相对低的氢气消耗区,由蓄电池作为功率均衡装置来满足具体的汽车行驶功率要求。

FCHEV能量流动示意图

功率跟随模式的基本思想为:当蓄电池荷电状态(SOC)在蓄电池荷电状态最低设定值与蓄电池荷电状态最高设定值之间时,燃料电池应在某一设定的范围内输出功率,输出功率不仅要满足车辆驱动要求,还要为蓄电池组充电,该功率称为均衡功率(即对蓄电池进行能量补充使其在最佳的SOC状态)o它有以下四种驱动模式:蓄电池单独驱动模式、燃料电池单独驱动模式、燃料电池单独驱动并给蓄电池充电模式、燃料电池和蓄电池并联驱动模式。

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