项目名称: 燃料电池混合动力系统的能量管理优化策略及其解耦控制方法研究

项目编号: No.61503099

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 刘健行

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 随着能源与环境问题的日益突出,质子交换膜燃料电池作为一种绿色新能源具有无污染、噪声小、效率高及工作温度低等优点,在电动汽车领域具有广泛的应用前景,被视为传统内燃机最有力的竞争者之一。然而燃料电池系统本身的动态响应较慢,通常需要配备辅助储能设备与其构成混合动力系统,满足负载对系统的快速性和稳定性需求。该动力系统是一个多输入/多输出、具有强耦合性的复杂系统,其能量管理策略优化问题及解耦控制问题对提高系统的燃油经济性及其动态性能显得至关重要。本项目针对燃料电池混合动力系统控制的难点和尚未解决的关键问题,首先研究面向实时控制的混合动力系统数学模型,然后提出基于多目标优化的能量管理控制策略以及空气供应通道的解耦控制方法的一体化设计框架,为燃料电池混合动力系统的高效、稳定和长寿命运行奠定理论基础。

中文关键词: 质子膜燃料电池;能量管理;优化控制;解耦控制;硬件在环

英文摘要: With the growing concerns on energy crisis and environmental pollution issues around the world, Polymer Electrolyte Membrane Fuel cells (PEMFCs) are considered as one of the environmentally friendly energy sources. They have broad application prospects in electric vehicles due to their near zero emissions, quiet operation, high efficiency and relative low temperature (40℃-180℃), and they are regarded as one of the most promising competitors against Internal Combustion Engines (ICE). However, the dynamic response of the fuel cell system is relatively slow, therefore an electric energy storage is required to be combined as a hybrid power system, satisfying the speed and stability requirements of the loads. This hybrid power system is a complex system due to multi-input/multi-output and strong coupling properties, the optimal energy management strategy and decoupling control problems are crucial for the improvements of fuel economy and dynamic performance of the system. Against the difficulties and unsolved key problems existing in the fuel cell hybrid power control system, firstly, the real-time control oriented model of the whole system is studied, then the fuel economy oriented energy management strategy and decoupling control method are proposed in an integrated framework, which will build up a solid theoretical foundation for high efficiency, stablity and longevity of the fuel cell hybrid power systems.

英文关键词: PEMFC;energy management;optimal strategy;decoupling control;hardware in loop

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