轻型燃料电池汽车驱动策略的多物理建模与优化

本文介绍了基于高效燃料电池的动力传动系统的驱动策略优化方法。这种动力传动系通常应用在轻型城市概念车辆上，旨在使用最低量的燃料获得最长的续驶里程。本文还提出了一个综合的动力学模型，该模型包括机械性能要求、燃料电池堆的热性能以及动力传动装置的各种阶段损耗和消耗。将该模型整合到全局优化算法中，通过全局寻优以获得最佳的驱动策略，该方法通过相应的实验进行了验证。

在本文实验中，使用一组包括速度阈值、传动比和电机电流的输入数据，应用在全局优化算法中，协调汽车各个要素之间的主要相互作用，以获得最佳驱动策略。这种优化使得该轻型燃料电池汽车的最大性能为500Wh/100km，平均速度为25km/h。进行进一步灵敏度分析得知，如果为了调整行驶期间车辆的平均速度，建议改变速度曲线的最大值而不改变电动机电流或速度脉动。这种城市概念电动汽车的动力总成并没有包括能量恢复的储能元件，这主要是由于确保车辆的超轻重量。事实上，总重量为150千克的汽车，保持25km/h速度时的总可回收动能只有1Wh。由于每次实验需要大约8Wh的氢能，因此，这种能源回收系统的潜在收益仍然低于15%。因此，未来的研究工作将聚焦于超级电容器的开发研究。