孙应东， 郭 爱， 刘 楠， 石俊杰， 高 岩

（1.中车唐山机车车辆有限公司， 河北 唐山 064000； 2.西南交通大学 电气工程学院， 四川 成都 611756）

0 引言

传统有轨电车的架空接触网不仅占据空间，还存在安全隐患[1]，将燃料电池作为动力源驱动是无接触网有轨电车的发展方向之一[2]。

燃料电池控制技术主要有模糊控制、 自适应控制、鲁棒控制、预测控制等[3]，[4]。为获得燃料电池系统最优净功率和防止“过氧比”，须要对燃料电池系统空气流量进行优化控制。 文献[5]采用滤波的PID 反馈控制器调节燃料电池的过氧比，同时根据电堆电流通过模糊策略补偿压缩机电压，并通过自适应差分进化算法优化控制器参数。 文献[6] 基于二阶超螺旋算法设计了鲁棒控制器燃料电池的空气流量控制器。 文献[7]设计了一种受限显式模型预测控制器调节空气流量， 并成功应用在1.2 kW 的燃料电池中。 燃料电池工作时，除净功率因素外， 系统效率是评价控制策略的关键因素。 由于燃料电池辅机模型中，散热器、循环水泵和氢气回流泵的模型难以精确建立[8]，[9]，因而效率研究需要借助试验平台。 文献[10]研究了5 kW 空冷型燃料电池的效率、净功率与过氧比的特性。

现有的研究中鲜有研究大功率燃料电池系统效率， 本文通过搭建有轨电车用燃料电池系统试验平台，研究燃料电池系统启动、稳态、变载时各辅机功耗和系统效率特性。

1 车载燃料电池系统

有轨电车的燃料电池结构如图1 所示。

图1 燃料电池系统Fig.1 Fuel cell system

当燃料电池工作时， 压缩机将压缩空气送入供气管路，经加湿器加湿后进入电堆阴极流场；……