燃料類型對具有車載燃料處理功能的插入式燃料電池混合動(dòng)力車輛性能的影響

近年來油價(jià)上漲，傳統(tǒng)汽車的尾氣排放對人類的健康造成了嚴(yán)重威脅，這些因素使人們努力將對汽車行業(yè)的研究轉(zhuǎn)向新能源方向，燃料電池汽車是新能源汽車的重要選項(xiàng)。

本文描述了由燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的中型車輛能量管理控制器的設(shè)計(jì)，主要目的是研究插入式混合動(dòng)力燃料電池汽車在自熱重整（ATR）供油燃料變化時(shí)的性能。本文使用了經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的高溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池模型，本文的功率管理策略是基于Pontryagin最小原則，其中最佳控制參數(shù)是為了在某些限制條件下將燃料消耗降到最低而推導(dǎo)出來的。該車輛還配備有自熱重整器(ATR)，其動(dòng)力總成構(gòu)架見圖1，主要性能參數(shù)見表1。為了使氫氣阻抗尺寸小型化，控制算法受最大氫氣阻抗水平的限制。當(dāng)為自熱重整器供應(yīng)不同的碳?xì)淙剂喜⒃诓煌鸟{駛條件下進(jìn)行分析時(shí)，可得出系統(tǒng)的效率。所獲得的結(jié)果在氫消耗、化石燃料消耗、系統(tǒng)效率、經(jīng)濟(jì)型和等效的二氧化碳排放方面進(jìn)行比較。

事實(shí)上，商用燃料的使用可以克服氫氣站較少的缺陷，簡化加氫過程。但是，通過改變ATR轉(zhuǎn)化效率、合成氣組成和燃料電池（FC）的極化曲線，燃料的選擇會(huì)影響系統(tǒng)效率。系統(tǒng)性能也可用一氧化碳和二氧化碳當(dāng)量排放量以及每公里成本來進(jìn)行分析。

就燃料電池消耗的氫氣而言，由于燃料電池的功率密度最高，合成氣的一氧化碳中毒效應(yīng)較低，因此燃料電池的平均效率較高。將FCV與相同尺寸的傳統(tǒng)車輛相比較，由相同的燃料驅(qū)動(dòng)，不可否認(rèn)的是根據(jù)燃料和行駛條件，F(xiàn)CV每公里成本比傳統(tǒng)汽車低兩至四倍。

圖1 FCV動(dòng)力總成構(gòu)架

表1 動(dòng)力總成及主要零部件技術(shù)參數(shù)