氢电混合燃料电池汽车动力系统研究进展_倪红军
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》范文
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》篇一摘要：本文针对燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）的热管理技术进行了深入研究，特别是关于热泵空调与动力系统集成式热管理系统的设计与应用。
本文首先概述了燃料电池汽车热管理系统的背景和意义，接着详细介绍了集成式热管理系统的基本原理和设计思路，并通过实验验证了其性能和效果。
本文旨在为燃料电池汽车的进一步发展提供理论支持和实际应用参考。
一、引言随着环保理念的深入人心和新能源汽车技术的快速发展，燃料电池汽车因其零排放、高效率等优点备受关注。
然而，燃料电池汽车的推广应用仍面临诸多技术挑战，其中之一便是热管理系统的设计与优化。
本文研究的重点在于集成式热管理系统，特别是热泵空调与动力系统的集成，以提高系统的整体性能和效率。
二、燃料电池汽车热管理系统概述燃料电池汽车的热管理系统负责维持电池、电机、燃料电池等关键部件在最佳工作温度范围内，确保车辆的安全性和性能。
传统的热管理系统多采用分散式控制，但这种方式存在能量利用率低、控制复杂等问题。
因此，集成式热管理系统成为研究热点。
三、集成式热管理系统设计集成式热管理系统将热泵空调与动力系统进行集成，通过智能控制算法实现系统的优化。
该系统利用热泵技术，将车内的热量进行有效转移和利用，减少能量损失。
同时，通过与动力系统的协同控制，实现能量的高效利用和系统的稳定运行。
（一）热泵空调设计热泵空调采用先进的热泵技术，通过逆卡诺循环原理实现热量转移。
该技术能够有效地将车内的余热回收并再利用，提高能量的利用效率。
（二）动力系统集成动力系统包括燃料电池、电机、电池等关键部件。
集成式热管理系统通过与动力系统的紧密耦合，实现温度的实时监控和控制，确保各部件在最佳工作状态下运行。
四、实验验证与分析为了验证集成式热管理系统的性能和效果，我们进行了多组实验。
实验结果表明，集成式热管理系统能够有效降低车内的温度波动，提高能量利用效率。
汽车可利用能量源的回收利用及研究进展
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｓ
ＮＩ Ｈｏ ｎ ｇ ￣ ｕ ｎ ， Ｌ Ｖ Ｓ ｈ ｕ ａ ｉ — ｓ ｈ ｕ ａ ｉ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｌ ｉ ｎ － ｆ ｅ ｉ ， ＹＵ Ａ Ｎ Ｙｉ ｎ － ｎ ａ ｉ ｌ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ － ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ； ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ； ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｎ ｇ； ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — － ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ； ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｃｔ ｅ ｉ ｏ ｎ
技 术改进和优化有 效降低 了汽车 的油 耗［ ２ ］ 。环保 方面 ， 主要 研 究 了太 阳能 、 风能、 热能 、 电能及燃料 电池 等绿色能 源在汽 车 型的节能 、 环保型装置 主要有 制动能 回收利用 装置 、 废气 涡轮 增压 装置 、 空调辅助装置 等。城市公交 车可 以利 用的典型能量 来 源有太 阳能、 风能 、 电能 、 制动能 、 发动机热 能和其它 附加 能 等罔 ， 这些能源通过 相关装置 的变换 后绝 大部分是 以电能的形
我国新能源汽车动力电池科技成果计量分析
我国新能源汽车动力电池科技成果计量分析吕鹏辉1叶茂1,2钟永恒1,2陆科1,2张军1万勇1成英3倪浩明4（1.中国科学院武汉文献情报中心，武汉430071；2．中国科学院武汉产业技术分析中心，武汉430071；3.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222；4.中国科学院宁波工业技术研究院新能源技术研究所宁波315201）摘要：新能源汽车是我国重点发展的战略性新兴产业之一，而动力电池是新能源汽车的关键性技术之一。
本文利用文献计量、数据对比、数值模拟计算等分析方法，对我国尤其是中国科学院2000年以来新能源汽车动力电池科研成果产出数量、年度分布、技术分类等进行了计量分析。
通过对锂电池、镍氢电池、铅酸电池、燃料电池以及太阳能电池等五大动力电池研发机构科技成果的类别、年度发展态势、完成地域分布、主要完成机构等变化规律的分析比较，揭示了这些新能源汽车动力电池科技成果的现状、发展前景及未来趋势。
关键词：新能源汽车动力电池研究机构科技成果计量分析ies inatteriesehicles’’B atter Bibliometric Analysis of S&T Achievements on New E nergy V ehiclesChinaLv Penghui1Ye Mao1,2Zhong Yongheng1,2Lu Ke1,2Zhang Jun1Wan Yong1Chen Ying3NiHaoming4(1.Wuhan Documentation and Information Center,Chinese Academy of Sciences.Wuhan430071;2.Wuhan Industrial Technology Analysis Center,Chinese Academy of Sciences.Wuhan430071;3.School of Automobile,Tianjin university of Technology and Education,Tianjin300222;4.Institute of New Energy Technologies,Ningbo Industrial Technology Research Institute,Chinese Academy of Sciences.Ningbo315201)Abstract:New energy vehicles is one of strategic emerging industries which China wants to develop,with batteries is the one of the key technologies.In this paper,the methods of bibliometrics as well as numerical simulation are used to analysis domestic batteries scientific and technological achievements since2000.The number of outputs,annual distribution,the results from all major cities,and annual distribution of Chinese Academy of Sciences are carefully studied.It is found that five major batteries such as lithium batteries,nickel-metal hydride batteries,lead acid batteries,fuel cells and solar cell R&D in domestic institutions verifies year by year,especially in Chinese Academy of Sciences,and some conclusion is also proposed in this paper.Keywords:New Energy Vehicle;power battery;research institutions;S&T Achievements; Bibliometric Analysis1吕鹏辉(1982-)，男，助理研究员，硕士，研究方向：科技情报与科学计量，Email：ph@；本文受中国科学院国家科学图书馆2009年度青年人才领域前沿项目（No.2009QNRC05）资助。
氢燃料车用动力电池系统设计与仿真分析
动力源与燃料电池并联应用，共同为汽车提供能源。此混
密封垫
合氢燃料车可使其输出的功率降低，同时提高了整车的经 济性[3]。
本文以氢燃料中型卡车为研究对象，通过对电池系统 的随机振动和温度场仿真分析来确认设计的可行性。
接插件 冷却介质入口 MSD
冷却介质出口
模组 下箱体
1 动力电池系统在整车系统架构中功能
本文使用 Ansys Fluent 软件，采用简化算法对模型进 行简化，并以此模型对电池系统进行温度场仿真分析。
淤为提高仿真精度，电池模组划分细密的结构化网 格，为提高仿真效率，对电池液冷系统划分结构六面体和 非结构四面体的混合网格，将模组网格和液冷系统网格进 行组装，组装后网格总数为 9278331 个。水冷板材料为铝 与铜的合金，冷却液选用 50%的乙二醇溶液，电芯为某款 单体容量 48Ah 的锰酸锂电池，单体电芯直流内阻 1.5m赘 （25益，50%SOC），液冷板布置在各模组的极耳两侧，电池 包箱体材料为 Q235A，电池包表面与环境换热方式为空气 自然对流换热。
中图分类号院U466
文献标识码院A
文章编号院1674-957X（2021）13-0016-02
0 引言
随着环境污染、温室效应与能源短缺的加剧，为汽车
寻找新型能源已迫在眉睫。氢燃料电池汽车是公认的可同
时解决能源和环境问题的绿色环保车，是今后汽车发展的
主要方向之一[1-2]，通常采用蓄电池或超级电容器作为辅助
（奇瑞商用车（安徽）有限公司，芜湖 241002）
（Chery Commercial Vehicle（Anhui）Co.，Ltd.，Wuhu 241002，China）
摘要院本文研发设计一款安全、可靠的氢燃料车用动力电池系统，分析了动力电池系统在整车功能架构作用及其结构组成，并对 该系统进行随机振动和温度场仿真与分析。通过仿真，验证系统设计可行性。
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》范文
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》篇一摘要：本文针对燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）的热管理技术进行了深入研究，重点探讨了集成式热管理系统中的热泵空调与动力系统的集成应用。
通过对相关技术的理论分析、仿真模拟及实际测试，本文旨在为燃料电池汽车的研发与优化提供理论依据和实践指导。
一、引言随着环境保护和能源利用效率的要求不断提高，燃料电池汽车作为新能源汽车的代表之一，其发展备受关注。
在燃料电池汽车中，热管理技术是影响其性能和寿命的关键因素之一。
集成式热管理系统通过优化热泵空调与动力系统的协同工作，可以有效提高系统的热效率，降低能耗，并保障车辆在各种工况下的稳定运行。
二、燃料电池汽车热管理技术概述燃料电池汽车的热管理主要包括对燃料电池堆、动力电池组、电机及辅助系统等关键部件的温度控制。
传统的热管理方式多采用独立控制的散热系统，然而这种方式存在着能耗高、系统复杂、难以集成等缺陷。
而集成式热管理系统通过将热泵空调与动力系统进行一体化设计，可以有效解决上述问题。
三、集成式热管理系统的原理与构成集成式热管理系统主要由热泵空调、动力系统及其控制系统构成。
其中，热泵空调通过逆卡诺循环原理，利用低温热源进行制冷和供暖；动力系统则包括燃料电池堆、电机等关键部件。
通过精确控制流经各部件的冷却液流量和温度，实现系统的整体优化。
四、热泵空调与动力系统的集成应用在集成式热管理系统中，热泵空调与动力系统通过智能控制系统进行协同工作。
在高温环境下，系统通过调整冷却液流量和温度，保证燃料电池堆和动力电池组在最佳温度范围内运行；在低温环境下，则通过热泵空调的制热功能，为车内提供舒适的温度环境。
此外，系统还能根据车辆运行状态和外部环境变化，实时调整工作模式，以实现最佳的能效比。
五、仿真模拟与实际测试为了验证集成式热管理系统的性能，本文进行了仿真模拟和实际测试。
通过建立详细的数学模型和物理模型，模拟了车辆在不同工况下的运行状态和系统性能。
燃料电池汽车的动力系统研究
燃料电池汽车的动力系统研究随着能源问题和环境问题的日益严重，燃料电池汽车作为一种环保、高效、新型的能源汽车，越来越受到人们的关注。
燃料电池汽车是将氢气和氧气作为燃料，在电化学反应中产生电能，驱动车辆运行。
相比传统燃油车，燃料电池汽车不仅能够减少尾气排放，而且能够提高能源利用率，具有广阔的发展前景和应用价值。
燃料电池汽车的动力系统主要由燃料电池堆、电池控制器、电动驱动系统、供氢系统等部分组成。
其中，燃料电池堆是燃料电池汽车的核心部分，负责将氢气和氧气进行反应并产生电能，是实现燃料电池汽车动力输出的重要装置。
另外，电池控制器是引领电池堆正常运行的关键设备，可以控制电压、电流等参数，保证汽车动力系统的高效、稳定运行。
在燃料电池汽车的动力系统中，电动驱动系统是实现车辆动力输出的主要部分。
通过电动机的驱动下，车辆实现动力输出和行驶。
与传统车辆不同，电动驱动系统不需要离合器、变速箱等复杂传动装置，具有简单、高效、可靠的优点。
同时，电动驱动系统的能量转换效率更高，没有振动和噪音，提供更加平稳的驾驶体验。
供氢系统是实现燃料电池汽车燃料的贮存、输送和加注的重要组成部分。
由于氢气在大气中极为稀有，因此需要先从天然气或煤矿开采中产生氢气，然后将氢气压缩、储存、输送到加氢站，最后通过高压氢气加注装置将氢气加注到汽车燃料箱中。
目前国内的氢气加注站较少，但随着燃料电池汽车的推广和氢能源产业的发展，未来氢气加注站的建设将得到加强和完善。
目前，国内外科研机构和企业已经开展了大量燃料电池汽车动力系统的研究和开发工作。
其中，燃料电池堆技术、电池控制器技术、电机驱动技术等方面已经取得了重要突破。
同时，国家也出台了一系列政策鼓励燃料电池汽车的发展，包括加大财政补贴力度、加快燃料电池汽车技术标准制定等。
尽管燃料电池汽车在动力系统技术和市场应用方面还存在一定的挑战和难题，但是其减排、高效的优势不容忽视，应该进一步推广和应用。
未来，随着绿色环保和可持续发展的呼声越来越高，燃料电池汽车动力系统的研究和发展将得到更多关注和支持，为实现汽车工业的低碳、智能、绿色转型，作出更大的贡献。
氢电混合燃料电池汽车动力系统研究进展
倪红军 ， 吕帅帅 ， 陈青青 ， 裴 一 （ 南通 大学 机械工程学 院 ， 江苏 南通 ２ ２ ６ ０ １ ９ ）
摘要 ： 零排放和 高效 率的燃 料 电池混合动力 汽车是人类 “ 可 持续移动”的最理想解决方案 。介绍了一种氢燃料 电池 一锂 离子 电池混合动 力系统 ； 讨论 了车用 燃料 电池 动力 系统 能源效 率的影响 因素及提 高动力 系统 效率 的途 径 ， 总结 了氢燃
料 电池汽 车动 力系统的国 内外研究进展 。 关键词 ： 氢气 ； 燃 料电池 ； 锂 离子电池 ； 动 力系统 中图分类 号 ： Ｔ Ｍ ９ １ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ２ — ０ ８ ７ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ８ ５ ５ — ０ ２
蓄 电池（ 如氢镍 、 铅酸及 锂离子 电池 等） 或者超 级电容作 为辅 助 动力 源和燃料 电池并联 ， 共 同为 汽车提供能量。这种混合燃料 电池 电动汽 车 ， 可使 其输 出功率有 效地 降低 ， 及提高 了整车 的
经 济性和动态性 。 电池控制装置 系统组 成 了锂 电池 子系统 ， 由充 电控制器 、 继 电
ＮＩ Ｈ ｏ ｎ ｇ ￣ ｕ ｎ ， Ｌ Ｖ Ｓ ｈ ｕ ａ ｉ — ｓ ｈ ｕ ａ ｉ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｑ ｉ ｎ ｇ ・ ｑ ｉ ｎ ｇ ， Ｐ Ｅ Ｉ Ｙｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｔ ｏ ｎ ｇＵｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｔ ｏ ｎ ｇ］ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ２ ６ ０ １ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
商用车燃料电池技术研究进展
图 1 三类新能源汽车综合性能比较[3]
新能源汽车被国家确定为战略新兴产业和重点 推进领域，在国家顶层设计中获得了高度重视。2015
Special Issue On High Efficiency and Energy Saving Technologies For Automotive
年国务院印发的《中国制造 2025》明确指出“节能与新 能源汽车”作为重点发展领域，明确了指出燃料电池 汽车的发展。2016 年以来，《国家创新驱动发展战略 纲要》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等 一系列政策措施的提出，将推动企业开发氢能和氢燃 料电池等新一代能源技术，鼓励企业到 2020 年实现批 量生产氢燃料电池汽车和规模化示范应用。科技部 也提出了《能源技术创新“十三五”规划》、《可再生能 源中长期发展规划》，在国家重点研发计划中启动实 施“可再生能源与氢能技术”重点专项，在技术层面上 推动氢燃料电池汽车共性技术的突破。
如图 1 是新能源汽车中的电动汽车、混合动力汽 车和燃料电池车综合性能比较，燃料电池车与其他年 第 7 期
面有优势。对于续驶里程较长、动力性能要求较高、 汽车体积较大的车辆，更适合的能量来源为柴油及氢 气，并且商用车运行在相对固定的线路上对加氢站依 赖性较乘用车低，因此目前燃料电池汽车从商用车切 入比较合适。
主题词：商用车 燃料电池 膜电极 双极板
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[4] 马紫峰，章冬云.氢电混合燃料电池汽车动力系统技术[J].电源技 术，2008，32(6)：357-360.
[5] 肖华桥.燃料电池电动汽车动力系统控制策略研究[D].上海：华东 理工大学，2012.
[6] 华南理工大学.一种燃料电池—锂离子电池混合动力系统：中国， 102555765 A[P].2012-07-11.
料电池汽车动力系统的国内外研究进展。
关键词：氢气；燃料电池；锂离子电池；动力系统
中图分类号：ＴＭ ９１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－０８７ Ｘ（２０１５）０４－０８５５－０２
Research progress of power system for hydrogen-electric hybrid fuel cell vehicles
[13] 王金龙，王登峰，陈书明. 车用燃料电池效率测试及影响因素[J]. 广西大学学报，2010，35(6)：989-994.
２０１５．４ Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．４
８５６
关系式，通过实验研究得出：当反应气压力较低时，电池的初
始效率也很低。在最大效率点前端，燃料电池效率随反应气压
力的增加而显著增大；在最大效率点之后随着电池输出功率
的增加，反应气体压力对电池效率的影响逐渐减小；反应气压
力对电池的效率影响较显著，电池效率在最大工作功率的
30%以前随功率的增加而快速增大，达到最大效率点以后随着
武汉理工大学与同济大学分别研发出燃料电池与动力蓄 电池混合的“楚天一号”、“超越三号”、“超越二号”、“超越 一号”等氢燃料电池车。
清华大学汽车安全与节能国家重点实验室承担 “燃料电 池城市客车”—国家“863”电动汽车项目，其中混合动力控制 系统是重点研究的核心技术。清华大学选用不同的技术方向 (国产的动力系统是小燃料电池加蓄电池而奔驰公司以燃料电 池做驱动)，开发出“清华 ECU”的功率混合型和能量混合型 动力系统，并且各主要性能指标、整车行驶故障率及制作成本 故障率都优于国际水平[10]。
８５５
２０１５．４ Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．４
综
述
1∶0.7[4,6,9]。
２ 氢燃料电池汽车动力系统技术研究 状况
２．１ 国内氢燃料电池车动力系统的研究现状
上海汽车自主研发“上海牌”燃料电池汽车，采用高功率 燃料电池和动力锂电池联合驱动，储氢系统采用 35 MPa 高压 储氧瓶。由于采用稳定安全的锂电池，荣威 350 电动汽车具备 快充和正常充电功能[10]。
随着全球汽车产业的迅猛发展，环境污染和能源短缺问 题已经成为当今社会的两大突出问题[1]。为寻求人类社会与汽 车产业的可持续发展，燃料电池汽车是公认的可同时解决能 源和环境问题的绿色环保车，也被认为是电动汽车的最终选 择，是今后汽车发展的主要方向之一[2－3]。然而，受储氢系统技 术、成本、寿命和可靠性等诸多因素的制约，使得纯燃料电池 汽车很难真正市场化运行[4]。针对汽车的起动需要输出较大的 功率、瞬态响应特性、燃料电池系统的成本等目前纯燃料电池 汽车需要解决的一系列问题，世界各国汽车制造商开始把注 意力转到燃料电池与其它动力源的混合动力汽车[5]。通常采用 蓄电池(如氢镍、铅酸及锂离子电池等)或者超级电容作为辅助 动力源和燃料电池并联，共同为汽车提供能量。这种混合燃料 电池电动汽车，可使其输出功率有效地降低，及提高了整车的 经济性和动态性。
在该混合动力系统中，燃料电池作为主要动力源，锂离子 动力电池组作为辅助动力源。汽车运行时主要采用燃料电池 系统提供电力；锂离子动力电池主要起调峰、增容、回收能量 的作用。当汽车加速、上坡时，锂离子电池作为辅助电源提供 电力；当汽车下坡、减速时，锂离子电池组回收燃料电池的富 余电能；该混合动力系统还可通过两种电池同时工作的方式， 提高汽车的续航里程和能量容量，其中燃料电池堆的最大可 输出功率与锂离子电池组的最大可输出功率之比为 1∶0.1～
１ 燃料电池 － 锂离子电池混合动力系统
如图 1 所示燃料电池—锂离子电池混合动力系统包括电 机控制系统，由燃料电池、燃料电池监测控制装置、燃料电池 辅助设备组成的燃料电池子系统，由锂离子电池组和锂离子
收稿日期：２０１４－０９－１１ 基金项目：国家科技支撑计划课题（２０１１ＢＡＧ０２Ｂ１０）；江苏高校 优势学科建设工程资助项目；江苏高校科研成果产业化推进工程项目 （ＪＨＢ２０１２－４５）；南 通 市 应 用 研 究 计 划 项 目（ＢＫ２０１４０５２）；南 通 大 学自然科学项目（１４Ｚ００７） 作者简介：倪红军（１９６５—），男，江苏省人，教授，硕士生导师， 主要研究方向为新能源汽车和燃料电池。
能量与比功率，对于燃料电池汽车产业化影响巨大。为提高燃
料电池混合动力系统的能量效率，对燃料电池的控制应根据
其效率变化特性进行优化，并尽量减少附加功率的消耗；同时
应根据功率需求确定燃料电池和动力电池混合动力系统的控
制策略。此外，对动力电池应以小电流充电，驱动电机的控制
应尽量在高效率区工作；同时气体增湿温度和电池温度要确
[10] 孙绪旗.氢燃料电池汽车动力系统设计与建模仿真[D].武汉：武 汉理工大学，2012.
[11] 吕帅帅，汪兴兴，倪红军，等. 电动汽车能量管理系统的功能及 研究进展[J]. 电源技术，2014，38(2)：386-389.
[12] 张春龙，邵丽华，戴未然.光伏与市电联合供电系统的能量管理 控制[J]. 南通大学学报：自然科学版，2012，11(3)：5-10.
[7] 王平，黄小枫.燃料电池汽车混合动力系统参数匹配与优化[J].上 海汽车，2010(3)：7-11.
[8] 辛乃龙.纯电动汽车锂离子动力电池组热特性分析及仿真研究 [D].吉林：吉林大学，2012.
[9] 虞铭，翁正新.燃料电池汽车动力系统选型设计[J].科技信息， 2011(10)：106-107.
２．２ 国外氢燃料电池车动力系统的研究现状
GJ.Offer. D.Howey 等分析对比了氢燃料电池汽车、混合 动力汽车、纯电动汽车三种新能源汽车的发展潜力。作者通过 基 础 设 施 和 技 术 的 要 求 定 性 比 较 ，以 及 动 力 系 统 在 超 过 160 900 km 的生命周期成本占资本及燃料成本的定量比较中 得出：氢燃料电池混合动力汽车未来研究发展的方向将比纯 电动汽车及燃料电池汽车具有更高的效率。
的特征将会对动力系统的燃料经济性产生影响。同时他们还
得出当燃料电池的功率在 55～75 kW 之间时，动力系统的经
济性最优。
３ 车用燃料电池动力系统能源效率的
影响因素
以国产某 500 W 氢 / 空燃料电池为核心构建了燃料电池
效率测试平台系统[12-13]，根据燃料电池工作原理及测试平台的
性质，建立了燃料电池效率与电池功率及反应气流量之间的
Jennifer Bauman 通过在 MATLAB/Simulink 环境下建立 DC/DC 转换器的模型、燃料电池系统模型、动力电池系统模 型、超级电容模型，使燃料电池—动力电池—超级电容、燃料 电池—动力电池三种动力系统的功率、能量、效率及耐久性在 最优的情形下进行参数研究。通过研究指出，燃料电池—动力 电池混合动力汽车具有花费低，系统简单的优点，燃料电池— 动力电池—超级电容混合动力汽车具有更好的燃料经济性， 由于超级电容具有吸收峰值电流的作用，有效缓解了动力电 池的压力，能够延长动力电池的生命周期。
定为一个合理的值，以简化控制系统。
参考文献：
[1] 黄明宇，冯小保，厉丹彤，等.基于先进车辆模拟器的小功率氢电 混合电动车混合度的仿真研究[J].南通大学学报：自然科学版， 2013，12(4)：29-33.
[2] 马紫峰.《电动汽车用低成本、高密度蓄电(氢)体系基础科学问题 研究》项目任务书[M].北京：国家科技部，2007.
由华南理工大学与广州益维电动汽车有限公司共同合 作，研发出“燃料电池—锂离子电池混合动力轻型电动汽车的 研发”，其中燃料电池功率为 5 kW，连续稳定运行时间大于 8 h，无故障运行时间大于 3 000 h，启动时间小于 1 s。
清能华通与苏州金龙合作共同研发生产的氢燃料电池公 交车釆用燃料电池发动机和动力蓄电池混合动力源，燃料储 氢瓶置于车后方，并且可通过 CAN 总线对驱动电机、燃料电 池系统、动力蓄电池进行优化控制。
功率增加效率缓慢下降，在达到最大工作功率约 70%～80%以
后，下降梯度略有增大。研究还表明：电池温度和反应气增湿
温度对燃料电池效率影响较小。
４ 结语
燃料电池汽车发展历程表明，氢电混合燃料电池汽车动
力系统是提高燃料电池效率和运行寿命的重要途径。如何降
低动力型蓄电池、储氢装置和燃料电池的制造成本，提高其比
Deepak J.Frank ,Keshav S.Varde 通 [11] 过 PSAT 软件对一个 PEM 燃料电池混合动力系统进行建模仿真，并且对燃料电池 和动力电池在不同混合度下的动力系统进行模拟仿真。研究 结果显示，在高负载时，燃料电池的输出电压会出现短暂的变 化，虽然燃料电池的电压在 5 ms 后趋于稳定，但是电压变化
综
述
氢电混合燃料电池汽车动力系统研究进展
倪红军， 吕帅帅， 陈青青， 裴 一 (南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019)
摘要：零排放和高效率的燃料电池混合动力汽车是人类“可持续移动”的最理想解决方案。介绍了一种氢燃料电池 － 锂
离子电池混合动力系统；讨论了车用燃料电池动力系统能源效率的影响因素及提高动力系统效率的途径，总结了氢燃
图 １ 燃料电池 － 锂离子电池混合动力系统结构图 电池控制装置系统组成了锂电池子系统，由充电控制器、继电 器、可控硅、DC/DC 变换器构成的充电控制子系统，及智能 混合电源管理系统[6]。
燃料电池—锂离子电池混合动力系统充分结合了锂离子 电池和燃料电池的优点，从而提高动力系统的可靠性、延长燃 料电池和锂离子电池的使用寿命，同时可满足汽车能量回收 等方面的要求[7-9]。