燃料類型對具有車載燃料處理功能的插入式燃料電池混合動力車輛性能的影響

近年來油價上漲，傳統汽車的尾氣排放對人類的健康造成了嚴重威脅，這些因素使人們努力將對汽車行業的研究轉向新能源方向，燃料電池汽車是新能源汽車的重要選項。

本文描述了由燃料電池混合動力系統驅動的中型車輛能量管理控制器的設計，主要目的是研究插入式混合動力燃料電池汽車在自熱重整（ATR）供油燃料變化時的性能。本文使用了經實驗驗證的高溫聚合物電解質膜燃料電池模型，本文的功率管理策略是基于Pontryagin最小原則，其中最佳控制參數是為了在某些限制條件下將燃料消耗降到最低而推導出來的。該車輛還配備有自熱重整器(ATR)，其動力總成構架見圖1，主要性能參數見表1。為了使氫氣阻抗尺寸小型化，控制算法受最大氫氣阻抗水平的限制。當為自熱重整器供應不同的碳氫燃料并在不同的駕駛條件下進行分析時，可得出系統的效率。所獲得的結果在氫消耗、化石燃料消耗、系統效率、經濟型和等效的二氧化碳排放方面進行比較。

事實上，商用燃料的使用可以克服氫氣站較少的缺陷，簡化加氫過程。但是，通過改變ATR轉化效率、合成氣組成和燃料電池（FC）的極化曲線，燃料的選擇會影響系統效率。系統性能也可用一氧化碳和二氧化碳當量排放量以及每公里成本來進行分析。

就燃料電池消耗的氫氣而言，由于燃料電池的功率密度最高，合成氣的一氧化碳中毒效應較低，因此燃料電池的平均效率較高。將FCV與相同尺寸的傳統車輛相比較，由相同的燃料驅動，不可否認的是根據燃料和行駛條件，FCV每公里成本比傳統汽車低兩至四倍。

圖1 FCV動力總成構架

表1 動力總成及主要零部件技術參數