项目名称: 面向车载燃料电池耐久性的电电混合动力系统关键问题研究

项目编号: No.51477125

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 电工技术

项目作者: 谢长君

作者单位: 武汉理工大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 燃料电池的车载耐久性已成为制约燃料电池汽车产业化的关键因素,特别是动态变载,频繁启停以及怠速高电位等车载工况会导致膜、催化剂及碳载体等材料的加速衰减。本课题从整车角度,采用燃料电池与辅助动力源电电混合拓扑结构,针对车载动态循环工况对燃料电池耐久性影响规律分析及多能源能量管理的双目标动态优化两大关键问题进行理论和实验研究。具体研究内容包括:设计单电池及系统加速耐久性测试实验,揭示动态循环工况对燃料电池耐久性的影响规律,建立相关性函数,采用鲁棒主元分析法实现系统在线状态估计,完成提高其耐久性的约束条件优化;提出并建立车载燃料电池系统耐久性及整车燃油经济性兼优的双目标优化问题,研究改进的灵敏度遗传算法,实现变约束条件下双目标的动态协同优化;通过在线测试台架完成能量管理策略的验证与评价。研究成果将为解决燃料电池电动汽车商业化面临的耐久性关键问题奠定理论基础和实验支撑,具有重要的学术意义和应用价值。

中文关键词: 燃料电池汽车;耐久性;电电混合;相关性函数;动态协同优化

英文摘要: The vehicle-mounted durability of fuel cell has become a key factor restricting the commercialization of fuel cell vehicle. The dynamic driving cycle will accelerate the degradation of membrane, catalyst, carbon support and other materials, with dynamically varying load mode, frequently startup-shutdown mode and idling mode, et al. A fuel cell and auxiliary power sources electric-electric hybrid powertrain is proposed, and two key issues are researched from theoretical analysis to experimental test. The first key issue is to reveal the feature of fuel cell durability under the dynamic driving cycle, and the another key issue is accomplish a dual objective dynamic optimization of hybrid powertrain energy management. Firstly, the accelerated durability test experiments are designed for the single cell and fuel cell system, respectively. The feature of fuel cell durability under the dynamic driving cycle will be revealed based on the experimental results and the correlation function will be established. Secondly, the online state of fuel cell system is estimated using a robust principal component analysis method, and some constraint conditions of improving the durability of fuel cell are optimized. And then, a dual objective optimization problem is proposed and established, namely improving the durability of vehicle-mounted fuel cell system and vehicle fuel economy, simultaneously. A improved genetic algorithm with sensitivity is proposed to achieve the dynamic collaborative optimization of dual object under the varying constraint conditions. Finally, the verification and evaluation of energy management strategies is completed through an online test bench. The research findings will lay the theoretical foundation and experimental support for solving the durability key issues of fuel cell under the commercialization process of fuel cell vehicle, with important academic and realistic value.

英文关键词: Fuel cell vehicle;Durability;Electric-electric hybrid;Correlation function;Dynamic collaborative optimization

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