车用多堆燃料电池系统能量管理与控制策略
2021-02-27王克勇文泽军
周 苏,王克勇,文泽军,张 岗
(1.同济大学汽车学院,上海201804;2.同济大学中德学院,上海201804)
氢燃料电池是氢能源的典型应用,其本质上是一种化学能至电能的能量转换装置,不受卡诺循环限制,考虑热电联供,理论效率可高达90%;若采用绿氢,可真正意义上实现零排放和达到最佳性能[1-2]。随着国家能源战略的调整和节能减排的迫切需求,燃料电池汽车(fuel cell vehicle,FCV)已成为近期的研发热点。
FCV广泛采用“燃料电池/动力电池+电机”的电驱动结构,其中燃料电池、动力电池作为主、辅电源给电机提供电能,动力电池还用于电机负载的“削峰填谷”。能量管理策略(energy management strategy,EMS)根据整车功率需求进行燃料电池和动力电池输出功率的分配,既要满足车辆动力需求,又要实时监控燃料电池和动力电池的状态以及考虑这2个动力电源的效率和寿命等因素。因此,EMS对燃料电池系统的耐久性和燃料经济性具有较大的影响。针对FCV整车EMS问题,卢兰光等[3]分析对比了恒压浮充策略、基于母线电压的MAP图策略、基于SOC(state of charge)的修正策略以及基于SOC和电机需求功率的模糊控制策略,其中后者具有较好的鲁棒性。Feroldi等[4]提出了基于需求功率和SOC的查表法,简单有效,可输出稳定的燃料电池功率。
与纯电动汽车相比,燃料电池汽车在重卡和远程公交领域具有一定的经济性优势;重卡和远程公交车需求功率较大(大于100kW),已有的、技术较为成熟的单堆燃料电池系统(功率小于100kW)满足不了这样的应用需求,多堆燃料电池(multi-stack fuel cell,MFC)系统是一种可能的解决方案。……
