一种全功率燃料电池乘用车整车工况运行试验数据分析

随着技术进步,燃料电池汽车在百公里加速时间、续驶里程、燃料加注时间、低温启动等方面基本与传统车性能相当,燃料电池汽车逐渐进入市场化推广阶段。文章对全功率型燃料电池乘用车分别进行NEDC、WLTC和CLTC运行工况的动态试验,并对三种工况下的动力性及能量分配等进行研究,以供同行参考。     

燃料电池汽车研究现状及发展

车用燃料电池是一种高效、清洁的新能源技术。本文综述了中国、北美、欧盟、日本、韩国等国家和地区在该领域的发展情况,进行了多个角度的比较分析,其中包括:燃料电池汽车各项技术指标、燃料电池发动机的寿命、环境适应性、储氢系统、燃料电池关键材料、燃料电池辅助系统、燃料电池汽车的示范运行、加氢基础设施建设等。结果表明:在国外,整车企业已经进入产业化燃料电池汽车的准备,预计燃料电池汽车将在2015年进入量产阶段;而在中国,燃料电池汽车还处于性能改进和小规模示范阶段;下一代燃料电池汽车的研发重点是:延长电池寿命、降低系统成本、建设加氢基础设施和推广商业示范。     

质子交换膜燃料电池车用怠速特性仿真研究

车用燃料电池在怠速工况下的运行性能是制约其商业化的技术挑战之一。运用基于商用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent及其质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)模块,建立了PEMFC三维稳态数学模型并进行了车用怠速工况下的仿真研究。应用正交试验法,研究了燃料电池怠速性能的操作参数影响因素。在Fluent软件环境下分析了怠速工况和额定工况下燃料电池的内部流场,并分析了异同。实现对于燃料电池在怠速工况下运行性能的优化。     

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。     

车用燃料电池发动机热管理系统研究

建立了车用燃料电池发动机热管理系统模型,该模型能考虑系统内各部件间及部件与电池堆间的相互影响;应用该模型计算分析了某65 kW车用燃料电池热管理系统对燃料电池堆性能的影响、热管理系统运行参数的控制依据和散热器布置形式的影响等。结果表明,应主要通过调节冷却风扇转速来调整电池堆温度,通过调节冷却水泵来保持电池堆进出口水温温差;散热器并联要优于散热器串联。     

面向低油耗的燃料电池乘用车动力系统匹配设计

在绿色省能、零污染的燃料电池汽车的基础上,为提高“电-电”混合动力汽车的协调稳定性、动力系统的效率,满足动态性能的要求,开展对燃料电池/蓄电池的电-电混合动力汽车的动力系统匹配设计。文章以燃料电池汽车为研究对象,依据整车动力性能经济性指标开展了驱动电机、燃料电池系统、动力蓄电池系统的选型与参数匹配,引用混合度定义,考虑燃料电池和蓄电池混合动力系统间的功率配合,使用Advisor车辆仿真软件对常见工况下的各种匹配方案进行仿真计算。结果表明,从动力性以及燃油经济性方面,所确定的动力系统匹配设计方案具有一定的可行性,且符合车辆设计指标,即燃料电池（34 kW）与锂离子蓄电池（46 kW）的最佳匹配。两动力源之间合理的功率配合能够有效提高整车动力性,确保经济性,从而降低车辆的平均运行成本。     

燃料电池汽车的核心技术

被誉为新一代环保车型的燃料电池汽车可不使用传统化石燃料,而以来源丰富的氢气作为燃料,运行后的排放物只有水,且不排放CO2。燃料电池汽车通过电机驱动车辆,可兼顾静音性与良好的行驶性能,燃料填充时间较短,并能确保与内燃机汽车相近的续航里程。各汽车制造商目前正在积极开展针对燃料电池汽车的研发与推广工作。介绍了丰田公司燃料电池系统(TFCS)及燃料电池堆的结构、设计与控制。着重阐述了燃料电池系统的1项核心技术,即“水管理控制技术”,以及基于燃料电池堆的设计过程与燃料电池堆内部状态的可视化及计测技术。     

燃料电池城市大客车驱动系统的发展现状及趋势

结合城市大客车运行工况，分析了城市大客车的运行特点及功率需求特点，并以此为基础讨论了燃料电池驱动系统以及燃料电池和各种可能的储能装置组成的混合驱动系统的优缺点。指出了燃料电池城市大客车的发展将呈现以纯氢或甲醇重整制氢为主要燃料、采用混合驱动方案、多个电动机驱动，提高工作电压等级等特点。     

燃料电池商用车技术路线研究

研究分析了适应于商用汽车的燃料电池技术路线,着重对燃料电池原理、全功率型与电电混合型燃料电池技术路线进行了分析,给出了燃料电池重型商用车未来技术路线的方向,可为其他燃料电池商用汽车产品的开发及燃料电池技术路线的选择提供参考经验。     

基于Cruise/Simulink的车用燃料电池/蓄电池混合动力的能量管理策略仿真

基于AVL-Cruise和Simulink建立了联合仿真平台,引入了基于规则的功率跟随能量管理控制策略,对车用燃料电池/蓄电池混合动力(FCHEV)进行了初步仿真,在选定的循环工况下的仿真结果表明,该仿真平台能够真实反映燃料电池汽车的工作过程,蓄电池SOC始终保持在合理范围内.     

高压质子交换膜燃料电池运行参数优选研究

通过正交试验,研究了空气压力、空气当鼍比、空气-氢气压力差及燃料电池工作温度等运行参数对高压质子交换膜燃料电池性能的影响.对试验结果的分析表明:使用该高压燃料电池时,理应尽可能采用较高的空气当量比,但会相应增加空气压缩机的功率消耗,故在燃料电池发动机整体设计中须加以综合权衡;在较小电流情况下,较高的空气压力有利于燃料电池性能的提高;而随着电流的增加,工作温度对于燃料电池性能的影响增大.     

丰田Mirai氢燃料电池汽车解析(上)

正丰田Mirai四门轿车于2014年12月15日在日本正式上市是丰田汽车公司的第一款氢燃料电池汽车。丰田燃料电池系统将诸如燃料电池堆和高压氢气罐等混合动力技术与燃料电池技术相结合。燃料电池汽车有效地将发电所需的氢气和空气输送到燃料电池,产生电能,并利用电能驱动汽车的牵引电机。高压电零部件包括带电机的燃料电池空气压缩机、空调电动压缩机、燃料电池逆变器、燃料电池堆、燃料电池冷却水泵、燃料电池水泵与氢气泵逆变器、带电机的燃料电池汽车变速器和带转换器的逆变器供电。所有其他常规的汽车电气,如前大灯、音响和仪表都是由一个单独的12V辅助电池供电。在Mirai中设计了许多安全措施,以确保大约244.8V的燃料电池汽车镍氢动力蓄电     

全功率燃料电池汽车散热系统设计、建模与分析

极端工况下整车的热管理问题是全功率燃料电池汽车面临的主要技术挑战之一。燃料电池汽车中的热源主要来源于电堆、空压机、驱动电机及DC/DC，提出了相应的热管理方式并构建了相应的系统结构，对散热器、水泵、风机等主要部件进行了选型与匹配。利用GT-COOL 软件建立了全功率燃料电池汽车热管理系统仿真计算平台，对极端工况下系统的散热性能进行了分析。结果表明，在该工况下电堆温度达到了84.4 ℃，在许用温度范围内，电堆进出口温差为7.6 ℃，满足内部温度均匀性要求，空压机、DC/DC、驱动电机的温度分别为58.4 ℃、59.6 ℃、61.5 ℃，均满足其温度要求。     

车用燃料电池与催化剂发展应用前景分析

本文概述了燃料电池的工作原理和特点，介绍了发电系统的组成以及国内外的研究现状，展望了这一技术在电力系统的应用前景，进一步阐述了车用燃料电池的可行性，它将使传统的汽车工业系统产生重大的变革，使汽车更加环保、经济。其次介绍了燃料电池催化剂，阐述了国内外对催化剂的研究。最后对燃料电池汽车提出展望和建议。     

燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发

为满足燃料电池汽车动力系统伞部功率范围内精确加载及测试的需要,开发了燃料电池汽车动力系统仿真试验台,介绍了该试验台的系统方案及电源模拟技术和惯量模拟技术.该试验台以双向DC-DC变化器模拟燃料电池,以电模拟方式进行驶使阻力的模拟和控制,通过控制电机的速度变化率实现惯量模拟.通过调试试验,得到了设计预期的电源模拟和惯量模拟效果.     

燃料电池汽车动力系统运行效率研究

介绍了燃料电池汽车动力系统的结构和工作原理,结合动力系统的功率分布、能流图对燃料电池动力系统运行效率进行了深入研究.最后从零部件效率、动力系统匹配、动力系统结构以及控制策略4方面对系统运行效率的影响进行敏感度分析,为燃料电池汽车动力系统开发提供了参考依据和理论基础.     

车用氢燃料电池系统性能测试评价标准体系分析

为了进一步推动车用氢燃料电池系统性能测试标准的完善统一,促进全国车用燃料电池行业标准体系的全面发展。文章分析了国内外各种应用场景下的氢燃料电池性能测试相关标准,提炼出可用于车用氢燃料电池系统性能测试的相关试验标准。通过对比各标准中性能测试的试验方法及评价指标,分析各标准对车用场景下的氢燃料电池性能测试适用性,提出较为全面的车用氢燃料电池系统性能测试评价标准建议。     

燃料电池公共汽车示范运行评价分析

燃料电池汽车技术是国际上比较活跃的研究领域之一。在很多国家,如美国、日本和欧洲等,政府和企业都积极支持燃料电池汽车开发,相继开展了车辆示范项目。文中介绍了各国政府开展的燃料电池公共汽车示范项目和中国燃料电池公共汽车示范项目的车辆运行情况,并对运行进行了评价分析,这些结果可以为将来开展类似的示范项目提供一些经验。     

固体氧化物燃料电池发电性能数值模拟分析

利用ASPENPLUS化工模拟软件,采用模块化建模的思想建立了固体氧化物燃料电池常压运行流程模型。模型中主要包括混合器、分离器、回热器、电池堆和辅助燃烧室等重要模块。利用该模型,在稳态下进行了参数分析。其中重要参数包括：电流密度、运行压力、运行温度、燃料利用率、氧气利用率和碳水摩尔比。讨论分析了各个参数对电池整体性能的影响。     

氢燃料电池电堆安全性测试项目研究

根据车用氢燃料电池电堆在整车行驶/停放时的实际工作环境和状态,考虑氢燃料电池汽车的各种事故情况,参考车用储能装置和燃气汽车的现行标准和试验项目,针对车用氢燃料电池电堆的特殊原理结构,对电堆的安全性测试项目进行分析研究。