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微型燃料電池汽車的驅動控制

WGC（World Green Challenge）是一項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)微型車自行設計改裝了一款混合燃料電池汽車。該車動力源及儲能系統(tǒng)分別為PEM（質子交換膜）型燃料電池（1.2kW，26V，46A）和鉛酸電池組（48V，24Ah），氫氣儲存罐安放在車輛后部并與壓力調節(jié)器相連；兩個三相無刷電機及齒輪箱安裝在后軸兩個車輪上作為驅動裝置；開發(fā)了DC/DC轉換器控制燃料電池電壓輸出；此外還設計了數據顯示模塊，利用LCD顯示動力系統(tǒng)的輸出電壓和電流。

首先，利用電子負載設備對電量消耗和氫氣流量的關系進行試驗研究，根據氫氣體積和工作時間等條件，選擇合適的車速，得到燃料電池的輸出功率；然后，在平地測試環(huán)境下進行定車速試驗以評估能量管理策略的有效性，車速分別為13、21、32km/h，利用電壓、電流傳感器分別測量燃料電池輸出電壓和電流，并計算出消耗功率。針對上述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系曲線。圖1為電量消耗與氫氣流量關系曲線；圖2為電量消耗與車速關系曲線。

最后，結合上述兩種關系，針對某一流量計算出目標電量消耗，控制車速變化得到實際電量消耗，與目標值進行比較控制得到最優(yōu)的運行車速。

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

編譯：張為榮