氢燃料电池汽车发动机低温冷启动研究

目前,汽车行业燃料电池发动机普遍实现了-30℃启动,且燃料电池汽车冷启动能耗低于锂离子电池电动汽车冷起动能耗。为实现低能耗的快速启动燃料电池汽车,总结和梳理了冷启动技术理论和大量的试验和优化方案。从部件设计布置、管道设计、开关机与吹扫策略、冷启动故障诊断策略和辅助加热方面开展研究,形成了一系列有利于冷启动的软硬件解决方案,并通过台架和车辆测试进行了验证。立足工程应用,通过结构优化、策略开发和故障诊断及保护机制,提升燃料电池发动机可靠性和低温冷启动成功率,降低冷启动失败风险和对系统的损伤。     

车用燃料电池热管理性能仿真与试验研究

热管理是影响燃料电池性能与寿命的重要因素之一,其中燃料电池热管理系统设计与建模是研究的难点。首先用理论推导方法建立燃料电池的热模型,并通过台架试验验证该模型的准确性。其次建立整车燃料电池热管理系统一维仿真模型,对影响电堆出水温度的风速和风温两个因素进行灵敏度分析。最后通过仿真计算,分析3种典型工况下电堆的出水温度,并开展整车环模试验进行验证。结果表明,所建立的燃料电池热管理系统模型可以准确分析电堆在不同工况下的出水温度,为整车开发过程中燃料电池热管理性能的分析与优化提供参考,对提高燃料电池汽车热管理水平具有实际的工程意义。     

清洁能源汽车的开发动向—燃料电池汽车

燃料电池汽车的关键是燃料电池。燃料是池按燃料供给方式可分为直接氢燃料电池，改质燃料电池和直接甲醇型燃料电池，指出固体高分子型燃料电满足汽车对燃料电池的各项要求，介绍燃料电池的结构，工作原理，研究开发动向及今后的课题。     

燃料电池汽车整车集成的关键技术

文章在简单介绍国内外燃料电池轿车开发现状和燃料电池汽车动力及其电控系统架构定义后,结合上汽在燃料电池整车开发项目中积累的经验,从整车布置、整车热管理、整车与动力系统的参数选择与优化设计、多能源动力系统的能量管理策略优化及其控制算法的实现、制动回馈及电驱动系统的综合控制等方面阐述了燃料电池汽车整车集成开发的关键技术。     

燃料电池重卡工况运行燃料经济性仿真计算分析及评估

氢燃料电池汽车具有零排放、无污染、高效节能、噪声低等优点。氢气消耗量是燃料电池汽车重要的经济性评估指标。本文采用由雄川氢能科技（广州）有限公司、南京金龙客车制造有限公司、新源动力股份有限公司共同开发完成的31吨燃料电池重卡实车数据,基于国家重型车C-WTVC测试标准工况,结合仿真软件建立了燃料电池重卡整车动态仿真模型,计算了整车在循环工况下的氢气消耗量,并且和同类型的柴油重卡的柴油经济性进行了基于仿真计算的对标,结果表明：按照目前到站的氢气价格来看,传统柴油重卡占据优势,根据本文的仿真计算结果评估当氢气价格下降到29元/公斤时该款燃料电池重卡的运行成本和同类型的柴油重卡持平。本文提出的工况仿真计算可以作为简单快速评价燃料电池汽车经济性的一种方法。     

燃料电池电动汽车控制系统研究

文章对主要介绍了燃料电池电动汽车控制系统的燃料电池技术、发动机系统及蓄电池组,并对各主要组成部件燃料电池、驱动机、辅助动力源进行选型,根据燃料电池电动汽车的动力性、燃料经济性的要求,形成以燃料电池为主,蓄电池组为辅的动力搭配方式。借助运动仿真软件ADVISOR对车辆的动力性、燃料经济性进行运动仿真研究,比较仿真结果,确定一个较为合理的匹配方式。     

基于场景的燃料电池商用车能量管理策略研究

能量管理策略开发作为燃料电池动力系统整车开发应用的核心技术之一，可使燃料电池汽车在获得更好的动力性和经济性的同时能有效延长燃料电池系统的寿命。文章在综合分析各类能量管理策略特点的基础上，结合商用车“场景定义汽车”的特点，研究提出基于商用车应用场景的燃料电池动力系统匹配方案和能量管理策略开发方案，并通过MATLAB仿真模型优化、Lab Car台架迭代测试和真实运营场景实车数据分析验证，形成了基于场景的燃料电池商用车能量管理策略全过程的闭环开发流程。     

基于余热利用的燃料电池汽车能量管理策略*

针对锂离子电容器高能量密度和高功率密度的特点,提出一种燃料电池-锂离子电容器新型动力系统构型,设计了基于庞特里亚金极小值原理(PMP)的能量管理策略。考虑锂离子电容器荷电状态(SOC)、燃料电池功率变化率和燃料电池余热利用对各能量源输出性能的影响,建立相应的能量管理策略,并综合分析了不同策略对整车经济性的影响。仿真结果表明:限制SOC和功率变化可在一定程度上提升燃料电池和锂离子电容器的耐久性;考虑燃料电池余热的能量管理策略可以有效降低氢气消耗量,改善整车的经济性。     

智能燃料电池—插电式混合动力系统

Daimler公司搭载新款Mercedes-Benz GLC F-Cell 型燃料电池的新一代燃料电池汽车将投放市场。由于采用了全新的部件和配置，该车型比原车型更为高效和紧凑。同时，插电式混合动力技术、锂离子电池和精确的行驶程序有助于巩固其新能源汽车的市场地位。     

燃料电池发展动态

巴黎知名研究机构“决策工作室”( Cabinet DECISION)研究表明，燃料电池车将成为未来新型汽车大舞台上的主角。技术的不断进步将使燃料电池更加经济实用，汽车工业的“燃料电池时代”即将到来。 1 各大汽车制造商看好燃料电池 面对欧洲及美国越来越严格的排放要求，燃料电池犹如一张赌博比赛中制胜的王牌，成为电动车理想的动力选择。对于世界上大多数汽车厂商来说，其当务之急是加入到研发燃料电池的行列中，并于 2003～ 2005年左右在市场上推出自己的燃料电池汽车。 燃料电池技术的激烈竞争呈现出多级化趋势。一方面，戴姆勒—克莱斯勒公司与福特、马自达、沃尔沃及加拿大燃料电池生产商巴拉德( Ballard)结成战略同盟；另一方面，丰田公司联合通用、五十铃、菲亚特等大型汽车制造商共同开发燃料电池技术。这两大集团在全世界汽车生产中，前者占 30％，后者占 25％。两者都宣布计划投资 10亿美元用于研发燃料电池技术，并于 2004年在市场上推出燃料电池汽车。     

世界燃料电池汽车研究进展信息摘要(一)

目前世界上各主要汽车制造商、燃料电池开发商、原材料和部件供应商、各国家实验室和大学正投入数十亿美元争相把燃料电池汽车带入市场,追求的目标是为市场提供内燃机的替代品,满足顾客对其性能的所有要求,同时更加清洁、高效,并增加所使用燃料的多样性,最终实现更廉价的制造、维护和使用.这里介绍世界上一些企业在燃料电池汽车及相关技术开发、商业化情况.为方便读者查询,并将各公司的网站地址登录出来.     

质子交换膜燃料电池汽车冷起动性能的研究

建立了一个质子交换膜燃料电池电堆的冷起动模型,对燃料电池汽车的冷起动性能进行仿真,旨在通过对电堆中不同位置、不同数量的电池进行外部加热,使电堆充分利用自身的热量,以减小冷起动过程中所需的外部加热功率。结果表明,该方法可使电堆中有更多的单电池在冷起动过程中恢复工作,冷起动的时间更短,从而明显有效地提高燃料电池电堆的冷起动性能。     

燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配

结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。     

燃料电池混合动力车的开发

采用燃料电池混合系统（燃料电池和二次电池以适合汽车运转情况的优化比率工作）的FCHV-4车已经开发出来。混合系统的运用让汽车的能效率达到汽油车的三倍。另外，这一环保型车装有全新的空调系统，它使用不带HFC的制冷液。本文对新开发的FCHV-4燃料电池车做一概述。     

氢燃料电池汽车试验体系研究

为了建立氢燃料电池汽车试验验证体系,通过分析氢燃料电池汽车的系统构型、燃料电池发动机系统、车载氢系统技术特点,提出了零部件、系统和整车级试项目,初步构建起燃料电池汽车的试验验证体系,从动力经济性、整车安全、热管理、电子电器、振动与噪声、可靠耐久维度进行分析,梳理出燃料电池汽车试验货架1 618项,其中系统及零部件1330项,整车级288项,针对重点试验项目进行详细阐述。结果表明氢燃料电池汽车试验验证体系对项目开发验证有较强的指导意义。     

低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法

纯电动汽车动力电池在低温环境下会出现工作效率急剧下降的问题,文章针对该问题设计了相应的热管理方案。低温环境下,在电动汽车电机开始工作之前,采用带反馈调节功能的正温度系数（PTC）加热系统进行汽车动力电池预加热。通过四通阀将冷却液的电池与电机回路相通,构成了新的循环回路。电机开始运转之后,比较低温下PTC加热系统、电机余热分别对电池进行加热,与二者协同作用下电池温度的变化情况,发现PTC+驱动系统余热加热模式加热效率高,能量消耗少,因此,提出低温热管理方法,通过冷却液循环系统利用PTC加热系统与电机产生的热量对电池进行加热或保温。为弥补纯电动汽车单一能源的不足,以上热管理方法的能量来源于蓄电池-超级电容混合储能系统,保证电动汽车蓄电池的电量不会因热管理系统的消耗而大打折扣。     

燃料电池汽车研发现状及发展前景

燃料电池具有高效、低排放等优点，尤其是质子交换膜燃料电池的发展，正引起汽车动力的革命。本文重点介绍了燃料电池汽车的研发及其发展前景。     

国家相关政策信息

一、关于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》第三部分“重点领域及其优先主题”中，“交通运输业”优先主题（36）为“低能耗与新能源汽车”，要求重点研究开发混合动力汽车、替代燃料汽车和燃料电池汽车设计、集成和制造技术，动力系统集成与控制技术，汽车计算平台技术，高效低排放内燃机、燃料电池发动机、动力蓄电池、驱动电机等关键部件技术，新能源汽车实验测试及基础设施技术等。     

汽车电子：郡士开发出使用固体电解质的新型氢气传感器

郡士（GUNZE）开发出使用固体电解质的新原理氢气传感器。与目前的接触燃烧式氢气传感器相比，具有不需加热、耗电低以及响应时问短等特点。目标用途为燃料电池汽车、固定式燃料电池以及氢气站等使用氢气的领域。作为固体电解质，沿用了PEFC（高分子固体电解质型燃料电池）一般使用的全氟磺酸类聚合体。然后再附加铂金类催化剂构成。与燃料电池构成相似，但不同之处是不使用氧极和氧气。氢气（H2）在催化剂的作用下分离成氢离子（H^＋）和电子，氢离子穿过固体电解质逸出，因此可以检测出其浓度。     

21世纪先进汽车动力系统和能源技术(二)

燃料电池是21世纪最有前途和理想的汽车动力系统,它具有能量转换效率高,排污少、噪声低、运动部件少等优点,因此全球各大汽车公司纷纷投巨资来开发燃料电池汽车,如通用、福特、戴-克、宝马、大众、丰田、PSA、本田、雷诺-日产、马自达等,且已开发出一些概念车和样车,这些概念车和样车大都采用电+电方式即以燃料电池为主