輕型燃料電池汽車(chē)驅(qū)動(dòng)策略的多物理建模與優(yōu)化

本文介紹了基于高效燃料電池的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)策略?xún)?yōu)化方法。這種動(dòng)力傳動(dòng)系通常應(yīng)用在輕型城市概念車(chē)輛上，旨在使用最低量的燃料獲得最長(zhǎng)的續(xù)駛里程。本文還提出了一個(gè)綜合的動(dòng)力學(xué)模型，該模型包括機(jī)械性能要求、燃料電池堆的熱性能以及動(dòng)力傳動(dòng)裝置的各種階段損耗和消耗。將該模型整合到全局優(yōu)化算法中，通過(guò)全局尋優(yōu)以獲得最佳的驅(qū)動(dòng)策略，該方法通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

在本文實(shí)驗(yàn)中，使用一組包括速度閾值、傳動(dòng)比和電機(jī)電流的輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用在全局優(yōu)化算法中，協(xié)調(diào)汽車(chē)各個(gè)要素之間的主要相互作用，以獲得最佳驅(qū)動(dòng)策略。這種優(yōu)化使得該輕型燃料電池汽車(chē)的最大性能為500Wh/100km，平均速度為25km/h。進(jìn)行進(jìn)一步靈敏度分析得知，如果為了調(diào)整行駛期間車(chē)輛的平均速度，建議改變速度曲線(xiàn)的最大值而不改變電動(dòng)機(jī)電流或速度脈動(dòng)。這種城市概念電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成并沒(méi)有包括能量恢復(fù)的儲(chǔ)能元件，這主要是由于確保車(chē)輛的超輕重量。事實(shí)上，總重量為150千克的汽車(chē)，保持25km/h速度時(shí)的總可回收動(dòng)能只有1Wh。由于每次實(shí)驗(yàn)需要大約8Wh的氫能，因此，這種能源回收系統(tǒng)的潛在收益仍然低于15%。因此，未來(lái)的研究工作將聚焦于超級(jí)電容器的開(kāi)發(fā)研究。