燃料类型对具有车载燃料处理功能的插入式燃料电池混合动力车辆性能的影响

2018-05-21

汽车文摘 2018年5期

近年来油价上涨，传统汽车的尾气排放对人类的健康造成了严重威胁，这些因素使人们努力将对汽车行业的研究转向新能源方向，燃料电池汽车是新能源汽车的重要选项。

本文描述了由燃料电池混合动力系统驱动的中型车辆能量管理控制器的设计，主要目的是研究插入式混合动力燃料电池汽车在自热重整（ATR）供油燃料变化时的性能。本文使用了经实验验证的高温聚合物电解质膜燃料电池模型，本文的功率管理策略是基于Pontryagin最小原则，其中最佳控制参数是为了在某些限制条件下将燃料消耗降到最低而推导出来的。该车辆还配备有自热重整器(ATR)，其动力总成构架见图1，主要性能参数见表1。为了使氢气阻抗尺寸小型化，控制算法受最大氢气阻抗水平的限制。当为自热重整器供应不同的碳氢燃料并在不同的驾驶条件下进行分析时，可得出系统的效率。所获得的结果在氢消耗、化石燃料消耗、系统效率、经济型和等效的二氧化碳排放方面进行比较。

事实上，商用燃料的使用可以克服氢气站较少的缺陷，简化加氢过程。但是，通过改变ATR转化效率、合成气组成和燃料电池（FC）的极化曲线，燃料的选择会影响系统效率。系统性能也可用一氧化碳和二氧化碳当量排放量以及每公里成本来进行分析。

就燃料电池消耗的氢气而言，由于燃料电池的功率密度最高，合成气的一氧化碳中毒效应较低，因此燃料电池的平均效率较高。将FCV与相同尺寸的传统车辆相比较，由相同的燃料驱动，不可否认的是根据燃料和行驶条件，FCV每公里成本比传统汽车低两至四倍。