氢燃料电池车辆动力系统设计与优化
氢燃料电池混合动力汽车能量管理系统建模与仿真分析
能量管理系统框图
：Tjnotorjref [P bat
2.1驾驶员意图模块
由于车辆的行驶状况非常复杂4对驾驶员意图的精准判
断在车辆行驶控制中至关重要4通过对驾驶意图的判断4可 以初步得到驾驶过程的转矩需求T_dem和功率需求P_demo 驾驶员意图模块如图3所示4该模块将车速信号8、加速踏板
信号Acc和制动踏板信号作为输入4需求转矩由这3个信 号共同决定。踏板位置信号范围都在0到1之间，当制动踏板
为新能源汽车发展的热点。然而4燃料电池具有
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1燃料电池动力电池混合动力系统
燃料电池与 电池合系统是一种“FC+B”的
模式4 燃料电池作为主要能源4
电池作为辅助能源的
《"车电％》2020年第#期 13
行+ ,焦 3
Industry Focus
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燃料电池 参考电流 计算模块
52 S5
动力电池
SOC
充电需求
功率 P charge
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动力电池能 量管理模块
Bat_V FC_V FC_I
GUO Peng-yan # ZONG He-hui, WANG Yi-bo, LI Bing-jie (College of Mechanics, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)
电动汽车用氢燃料电池发展综述
２０１７．４Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４收稿日期：２０１７－０１－１５作者简介：付甜甜（１９８９—），女，河北省人，学士，主要研究方向为电池情报。
６５１电动汽车用氢燃料电池发展综述付甜甜(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)摘要：氢燃料电池是一种将燃料（和氧化剂）的化学能连续地转化为电能的装置。
氢燃料电池以化学方式实现能量转换，不受热发动机卡诺循环的限制，具有较高的转换效率。
氢燃料电池在全球大范围环保发展下已成为最清洁环保的电动汽车用电池。
介绍了氢燃料电池的发展历程、工作原理、优缺点以及氢燃料电池电动汽车的应用实例，展望其发展前景。
关键词：氢燃料电池；电动汽车；转换效率中图分类号：ＴＭ９１１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１７）０４－０６５１－０３Development of hydrogen fuel cell for electric vehicleFU Tian-tian(Tianjin Institute of Power Sources,Tianjin 300384,China)Abstract:Hydrogen fuel cell was a device that could convert the chemical energy of fuel and oxidant into electrical energy.The hydrogen fuel cell realized the energy conversion in a chemical way,which was not limited by the Kano cycle of the engine,and it had high conversion efficiency.Under the global environment,hydrogen fuel cell has become the most environmentally friendly battery for electric vehicles.The developing history,working principle,advantages and disadvantages of hydrogen fuel cell,the application and development prospect of hydrogen fuel cell for electric vehicle were introduced.Key words:hydrogen fuel cell;EV;conversion efficiency随着全球工业化进程不断加快，化石燃料消耗量日益增加，对环境造成的污染越来越严重，迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。
电动汽车电池管理系统设计方案设计说明
随着能源的枯竭和节能产业的发展，社会对环保的呼声，使得零排放电动汽车的研究得到了许多国家的大力支持。
电动汽车的各种特性取决于其电源，即电池。
管理可以提高电池效率，确保电池安全运行在最佳状态，延长电池寿命。
1.1电动汽车目前，全球汽车保有量超过6亿辆，汽车的石油消耗量非常大，达到每年6至70亿桶，可占世界石油产量的一半以上。
随着长期的现代化和大规模开采，石油资源逐渐增加。
筋疲力尽的。
电力来源众多，人们在用电方面积累了丰富的经验。
进入21世纪，电能将成为各种地面车辆的主要能源。
电动汽车的发展是交通运输业和汽车业发展的必然趋势。
由于电动汽车的显着特点和优势，各国都在发展电动汽车。
中国：早在“九五”时期，我国就将电动汽车列为科技产业重大工程项目。
市内七海岛设有示范区。
清华大学、华南理工大学、广东汽车改装厂等单位都参与了电动汽车的研发。
丰田汽车公司和通用汽车公司为示范区的测试提供了原型车和技术支持。
德国：吕根岛测试场是德国联邦教育、科学研究和技术部资助的最大的电动汽车和混合动力汽车测试项目，提供来自梅赛德斯-奔驰、大众、欧宝、宝马和曼汽车。
公司测试。
法国：拉罗尔市成为第一个安装电动汽车系统的城市，拥有 12 个充电站，其中 3 个为快速充电站。
PSA、雪铁龙和 PSA 集团都参与了电动汽车的建设。
日本：在大阪市，大发汽车公司、日本蓄电池公司和大阪电力公司共同建立了EV和HEV试验区。
1.2 电动汽车电池根据汽车的特点，实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率高、自放电少、工作温度范围宽、充电快、使用寿命长、安全可靠等特点。
前景较好的是镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、1.3 电池管理系统（BMS）电池能量管理系统是维持供电系统正常应用、保障电动汽车安全、提高电池寿命的关键技术。
可以保护电池的性能，防止单体电池过早损坏，方便电动汽车的运行，并具有保护和警示功能。
.通过对电池盒的电池模块进行监控，实现电动汽车充电、运行等功能与电池相关参数的协调。
燃料电池客车动力系统参数匹配及控制策略研究韩经鲁张振东李泽滨孙玉萍
燃料电池客车动力系统参数匹配及控制策略研究韩经鲁张振东李泽滨孙玉萍发布时间：2023-05-30T15:14:43.476Z 来源：《科技新时代》2023年6期作者：韩经鲁张振东李泽滨孙玉萍[导读] 在燃料电池车辆的设计中，动力系统的参数匹配是一个非常关键的问题，它直接关系到车辆的功率和经济性。
本论文主要针对一种基于燃料电池技术的大巴，对该大巴的动力系统主要参数进行了分析，并基于该大巴的控制策略进行了研究。
中通客车股份有限公司山东省聊城市 252000摘要：在燃料电池车辆的设计中，动力系统的参数匹配是一个非常关键的问题，它直接关系到车辆的功率和经济性。
本论文主要针对一种基于燃料电池技术的大巴，对该大巴的动力系统主要参数进行了分析，并基于该大巴的控制策略进行了研究。
最后，给出了一种新的控制策略。
基于 MATLAB/Simulink软件，建立了汽车行驶过程的模拟平台，并对其进行了模拟和分析。
研究结果显示，本课题所研制的大巴动力系统具有较好的性能，能够满足大巴的动力性需求，并在此基础上，采用模糊控制方法对大巴进行能量管理，以确保大巴在运行中的稳定性与安全性。
模拟计算结果显示，该方法能在市区行驶时，有效地减少燃油消耗，减少尾气排放。
关键词：燃料电池；参数匹配；控制策略引言近年来，在我国节能减排与新能源汽车发展的背景下，利用燃料电池技术的车辆受到人们的高度重视与研究。
与传统燃油汽车相比，燃料电池汽车具有零排放、零噪音、高动力性能等优点，并且能够在电力和燃料两种模式之间进行灵活的切换，特别适用于城市公交、长途客车等移动出行。
在城市道路上行驶时，由于交通拥堵，造成了燃料电池车辆的油耗增加，尾气排放增加。
一、动力系统参数匹配燃料电池客车的动力系统由发动机、燃料电池、动力电池组、驱动电机、变速器等构成，燃料电池和电机主要是通过驱动电机与变速器相连，燃料电池与传动装置的联结方式是决定汽车最高车速及最大爬坡速度的关键因素。
风光互补发电产氢及燃料电池储能系统设计及研究
风光互补发电产氢及燃料电池储能系统设计及研究摘要：能源研究界一直致力于清洁能源的生产和利用，包括可再生能源，如太阳能、地热、风能、水电等。
特定能源的利用在很大程度上取决于有关技术和地点的可用性。
太阳能利用对于具有足够太阳能潜力的国家具有重要意义，而风力涡轮机可适用于风速适当的发电国家。
随着全球变暖问题的激增，可再生能源已成为科学界关注的焦点，人们正在探索用可再生能源系统取代现有传统能源系统的方法。
关键词：风光互补；燃料电池；储能1 风光互补发电产氢及燃料电池储能系统概述风能和太阳能是开发利用最多的可再生资源。
根据《可再生能源全球状况报告（2020)(REN21）》，风力发电可以被认为是2019年美国、欧洲和中国新增发电能力的主要来源。
在全球范围内，风力发电新增装机容量为60 GW，总装机容量为651 GW。
由于它的可靠性和低运行成本，许多公司和私营公司正在转向这种能源。
此外，它提供的稳定收入也吸引了许多大型投资者。
2019年，在印度、日本、美国和中国等国市场，绿色能源容量的主要来源是太阳能光伏。
氢不仅是一种清洁能源，而且具有很高的适用性。
氢本身可以作为燃料使用，也可以与有机材料结合生产合成燃料（甲烷、甲醇）。
它可以用于燃料电池发电，也可以用水冷却燃烧器中的氧燃烧产生高质量的蒸汽，这反过来又可以驱动涡轮发电机发电。
氢气生产和储存是唯一可以可靠地储存的可再生能源，为21世纪的电力和燃料用户提供能源的现成技术。
只有当每小时、每天和季节性的变化能够被有效地消除时，风能和太阳能才能与所有其他能源竞争。
2 研究现状分析2.1 风光互补发电产氢技术本文所提到的项目在实施的过程中能优先解决风光发电储能的问题，提升能量转化效率和发电效率。
风光互补产氢采用先进的低压储氢材料技术储存，再配合自主研发的燃料电池发电系统发电，从而使风光发电效率大大提升。
整个能量转化环节完全利用可再生能源，过程环保，无污染储存的氢能可用于燃料电池电站发电、燃料电池汽车及加氢站设施，具有广阔的应用前景。
丰田Mirai氢能源燃料电池混合动力汽车核心控制策略(四)
文/江苏 田锐丰田Mirai氢能源燃料电池混合动力汽车核心控制策略(四)(接上期)1.系统控制(1)基于多种驾驶条件EV控制ECU向牵引电动机提供最佳的电能，以响应驾驶员的需求，实现平稳有力的驾驶。
此外，它还监控和控制HV蓄电池状况和高压电路，与防滑控制ECU协同控制再生制动等，并全面执行与燃料电池系统相关的各种控制，系统控制如表2所示。
(2)燃料电池系统激活①踩下制动踏板时，按下电源开关即可启动燃料电池系统。
启动和停止时，内置在燃料电池堆栈中的FC主继电器和安装在高压储氢罐上的罐阀都会启动，从而发出操作声音。
②如果燃料电池系统启动时，燃料电池堆栈冷却液温度较低(-10℃或更低)，启动时间将变长，因此组合仪表总成中的多信息显示屏将显示以下屏幕，如图38所示。
当车辆在寒冷的环境温度(-10℃或更低)下行驶时，除了正常的启动/停止顺序外，车辆启动时将执行快速预热，停止时将执行防冻处理。
这可确保在低温区域启动。
图38 极寒温度下燃料电池启动仪表显示③燃料电池系统启动时，再次按下电源开关将停止系统。
④当车辆行驶时，电源开关操作被取消。
如果在车辆行驶过程中出现绝对需要停止燃料电池系统的情况，则快速按下电源开关2次或以上，或按住电源开关2s或以上，将强制停止燃料电池系统，电源模式将更改为ACC。
⑤当通过操作驾驶员开关发出启动请求时，将执行高压和氢燃料安全检查，然后系统将启动。
然后当电源开关关闭时，将执行排水处理和氢燃料泄漏检查。
(3)燃料电池系统输出控制燃料电池系统输出控制，如图39所示。
①EV控制ECU鉴于加速踏板开度信号、换挡杆位置信号和车速信号来计算驾驶员的请求输出功率，并根据驾驶条件做出总输出请求，通过向燃料电池控制ECU发送请求信号来控制目标驱动功率。
②基于从EV控制ECU接收的燃料电池输出请求，燃料电池控制ECU确定必要的空气和氢气量。
燃料电池控制ECU控制燃料电池堆栈总成组件中的氢气喷射器和氢泵以获取发电所需的氢，同时以带电动机的燃料电池空气压缩机的请求RPM(转速)值的形式向EV控制ECU发送必要空气量的请求。
“三峡氢舟1”氢燃料供电系统设计要点
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.04.004“三峡氢舟1”氢燃料供电系统设计要点龙浩楠，刘桂玲，汤文军（武汉长江船舶设计院有限公司，湖北 武汉 430062）摘要：“三峡氢舟1”是国内首艘入级CCS 的氢燃料电池动力船舶，其氢燃料供电系统的研发、设计和实船应用是项目建设中的难点。
本文通过对“三峡氢舟1”的发电系统、配电系统、能量管理策略、涉氢设备的布置以及涉氢安全处理措施等设计情况进行分析，解决了氢燃料电池动力船舶氢燃料供电系统应用中的关键问题。
关键词：氢燃料电池；能量管理；涉氢设备 中图分类号：U664.1文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）04-0014-05Design Points of Hydrogen Fuel Power Supply System for "San Xia Qing Zhou 1"LONG Haonan, LIU Guiling, TANG Wenjun(Wuhan Changjiang Ship Design Institute Co., Ltd., Wuhan Hubei 430062, China)Abstract: "San Xia Qing Zhou 1"is the first hydrogen fuel-powered ship classified as CCS in China. The research, design and practical application of its hydrogen fuel power supply system are difficult points in the project construction. This paper analyzes the design points of the power generation system, distribution system, energy management strategy, arrangement of hydrogen-related equipment and hydrogen-related safety handling measures of the "San Xia Qing Zhou 1". The key problem of hydrogen fuel power supply system for hydrogen fuel cell powered ships is solved.Key words: hydrogen fuel cell; energy management; hydrogen related equipment0 引言 氢气具有清洁、高效等优点，其燃烧热值也是除核燃料之外，所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。
燃料电池汽车动力系统的组成
燃料电池汽车动力系统中的关键组成部分
燃料电池汽车动力系统是由多个组成部分组成的，在整个系统中，有几个关键组成部分非常重要。
这些关键组成部分包括：燃料电池、
氢气储气罐、空气进气系统、氢气传输系统和电力转换系统。
下面将
分别介绍每一个部分的作用和特点。
1. 燃料电池
燃料电池是整个系统的核心组成部分，它将氢气和氧气进行催化
反应，产生电能。
不同类型的燃料电池有不同的催化剂和工作原理，
其中常见的有质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。
燃料电池
具有高效能、高能量密度、零排放等特点，是燃料电池汽车的重要动
力源。
2. 氢气储气罐
氢气储气罐是储藏氢气的设备，通常采用高压压缩纯氢气储存。
储存氢气的容量和储存方式对整个系统的稳定性和性能有着至关重要
的作用。
3. 空气进气系统
空气进气系统包括进气管、空气滤清器和进气阀等组成部分，该
系统主要用于提供空气供氧，满足燃料电池的反应需要。
4. 氢气传输系统
氢气传输系统负责将储存的氢气从储气罐中传输到燃料电池中进行反应，包括氢气输送管道、氢气控制阀、氢气泄压阀等组成部分。
5. 电力转换系统
电力转换系统将燃料电池产生的直流电能转换为交流电能，供给电动机驱动车辆运动。
电力转换系统包括直流/交流变换器、电动机控制器等组成部分。
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氢燃料电池车辆动力系统设计与优
化
随着对环境污染和气候变化的关注度日益提高，全球汽车行业正迅速转向可持续和清洁能源的使用。
氢燃料电池车辆作为一种零排放的交通工具，具有高效能源转化、无污染、可持续等优点，被视为未来交通能源的重要选择。
在氢燃料电池车辆中，动力系统的设计和优化是关键的一步，它直接影响着车辆的整体性能和可靠性。
因此，本文将探讨氢燃料电池车辆动力系统的设计与优化。
首先，氢燃料电池车辆的动力系统包括氢气的储存、氢气转化为电能的动力系统以及能量的储存和回收。
为了实现高效率和可靠性，动力系统的设计需要考虑以下几个方面。
首先，在氢气储存方面，目前常用的方法是采用压力罐或液态储氢。
压力罐的优点是储存效率高且无液态泄漏的风险，但体积相对较大。
液态储氢的优点是储存体积小，但需要特殊的储氢容器和温度控制系统。
因此，在动力系
统设计中，应根据车辆需求和可用空间选择合适的储氢方法。
其次，在氢气转化为电能的动力系统中，燃料电池是核心部件。
燃料电池通过将氢气与氧气反应来产生电能，并释放出水蒸汽作为副产品。
要使燃料电池具有高效能量转化和长久的寿命，关键是控制燃料电池的工作温度和氢氧供应。
通过优化燃料电池系统的结构和控制参数，可以提高燃料电池的效率和寿命。
其次，在能量的储存和回收方面，氢燃料电池车辆通常会配备电池组和超级电容器。
电池组主要用于储存和释放电能，而超级电容器则用于短期储能和高功率输出。
通过合理设计和配置这些能量储存装置，可以提高车辆的动力输出和能量利用效率。
此外，为了进一步优化氢燃料电池车辆的性能，可以考虑引入能量回收和再利用系统。
例如，通过采用制动能量回收系统将制动过程中产生的能量转化为电能储存起来，以供车辆加速或驱动其他辅助设备。
此外，还可以通过优化车辆的空气动力学设计、减轻车辆自身重量等方式进一步提高车辆的能效和性能。
总之，氢燃料电池车辆动力系统的设计与优化是实现高效能源转换和可持续发展的关键环节。
通过合理选择氢气储存方式、优化燃料电池系统的结构和控制参数、合理配置能量储存装置以及引入能量回收和再利用系统，可以实现氢燃料电池车辆动力系统的高效能量转化、零排放和可靠性。
未来，随着技术的进一步突破和成本的降低，氢燃料电池车辆有望成为交通能源的重要替代品，为减少环境污染和缓解能源危机做出贡献。