微型燃料電池汽車的驅(qū)動(dòng)控制

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微型燃料電池汽車的驅(qū)動(dòng)控制

WGC（World Green Challenge）是一項(xiàng)微型燃料電池汽車大賽，參賽車輛為功率＜1kW的燃料電池汽車，考察其續(xù)駛能力。基于一輛傳統(tǒng)微型車自行設(shè)計(jì)改裝了一款混合燃料電池汽車。該車動(dòng)力源及儲(chǔ)能系統(tǒng)分別為PEM（質(zhì)子交換膜）型燃料電池（1.2kW，26V，46A）和鉛酸電池組（48V，24Ah），氫氣儲(chǔ)存罐安放在車輛后部并與壓力調(diào)節(jié)器相連；兩個(gè)三相無刷電機(jī)及齒輪箱安裝在后軸兩個(gè)車輪上作為驅(qū)動(dòng)裝置；開發(fā)了DC/DC轉(zhuǎn)換器控制燃料電池電壓輸出；此外還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)顯示模塊，利用LCD顯示動(dòng)力系統(tǒng)的輸出電壓和電流。

首先，利用電子負(fù)載設(shè)備對(duì)電量消耗和氫氣流量的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)研究，根據(jù)氫氣體積和工作時(shí)間等條件，選擇合適的車速，得到燃料電池的輸出功率；然后，在平地測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行定車速試驗(yàn)以評(píng)估能量管理策略的有效性，車速分別為13、21、32km/h，利用電壓、電流傳感器分別測(cè)量燃料電池輸出電壓和電流，并計(jì)算出消耗功率。針對(duì)上述3種車速，燃料電池的平均輸出功率分別為180、430、770W，擬合出電量消耗與車速的關(guān)系曲線。圖1為電量消耗與氫氣流量關(guān)系曲線；圖2為電量消耗與車速關(guān)系曲線。

最后，結(jié)合上述兩種關(guān)系，針對(duì)某一流量計(jì)算出目標(biāo)電量消耗，控制車速變化得到實(shí)際電量消耗，與目標(biāo)值進(jìn)行比較控制得到最優(yōu)的運(yùn)行車速。

Yoshitaka Namekawa et al. 2012 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference.

編譯：張為榮