由于化石燃料（礦石燃料）消費(fèi)量的不斷增加，現(xiàn)有的儲(chǔ)量正在下降，資源終會(huì)耗盡。在常規(guī)能源危機(jī)和新的二次能源開(kāi)發(fā)之后，氫氣是一種新的二次能源。相比較于資源有限，污染環(huán)境的傳統(tǒng)化石燃料，氫燃料更高效、更清潔，其在地球上的主要存在形式化合物水，資源比較豐富. 用清潔的太陽(yáng)能、風(fēng)能等將水電解轉(zhuǎn)為氫，可將這些能源產(chǎn)生的電以氫的形式方便地儲(chǔ)存與應(yīng)用，替代電能的存儲(chǔ)裝置，發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益。

燃料電池的發(fā)電過(guò)程是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能.單元電池由兩個(gè)正極和負(fù)極（燃料電極，氧化劑電極）和電解質(zhì)組成。在電解質(zhì)膜的兩側(cè)發(fā)生氫化反應(yīng)和氧還原反應(yīng)，并且電子通過(guò)外部電路工作以產(chǎn)生電能。只要連續(xù)輸入燃料和氧化劑（純氧或空氣），燃料電池就連續(xù)產(chǎn)生電能，因此，燃料電池具有電池和熱機(jī)的特性，具有高能量轉(zhuǎn)換效率、無(wú)環(huán)境污染物排放、低溫快速啟動(dòng)、低振動(dòng)和噪音水平等特性.氫燃料電池的燃料是氫和氧。因此，氫燃料電池電動(dòng)汽車是真正的零排放，零污染的清潔能源汽車，氫燃料是相對(duì)較好的汽車新能源。

近年來(lái)，許多研究機(jī)構(gòu)、汽車企業(yè)、高等院校等對(duì)燃料電池相關(guān)技術(shù)的巨大投入，在絕大多數(shù)零部件成功突破瓶頸，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，燃料電池的成本逐漸降低。同時(shí)，國(guó)家在政策層面上推出了“十三五”規(guī)劃、“燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展路線圖”等多個(gè)鼓勵(lì)支持政策，也促進(jìn)了社會(huì)對(duì)能源革命的轉(zhuǎn)型升級(jí)。在氫燃料電池客車方面，過(guò)去幾年來(lái)，宇通、中通、東方電氣、中興智能、福田歐輝、金龍等整車廠商也相繼推出了氫燃料電池客車。除了介紹設(shè)計(jì)方案外，中通客車還專注于分析燃料電池客車的上電和下電策略。文獻(xiàn)[3]介紹了氫燃料電池的電源方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真測(cè)試。

根據(jù)目前燃料電池技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，我們基于城際/城市巴士汽車平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了30kW氫燃料電池+電池并聯(lián)弱混合動(dòng)力系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于多能源系統(tǒng)參數(shù)的適配性，既要根據(jù)目前燃料電池技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，我們基于城際/城市巴士汽車平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了30kW氫燃料電池+電池并聯(lián)弱混合動(dòng)力系統(tǒng) ?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于多能源系統(tǒng)參數(shù)的適配性，既要保證系統(tǒng)的功能性，又要使得系統(tǒng)得到優(yōu)化.在需要參數(shù)匹配合適的同時(shí)，也需要能量的管理策略得到改進(jìn)和優(yōu)化。因此，考慮汽車運(yùn)行過(guò)程中交通工況，研究各設(shè)備的參數(shù)，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目的最佳匹配方案.并在全尺寸試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)，得到了良好的試驗(yàn)結(jié)果。

混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

混合動(dòng)力汽車是指將兩個(gè)或者兩個(gè)以上能夠各自運(yùn)作的單個(gè)能源系統(tǒng)聯(lián)合在一起，為汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力的車輛。一般意義上的混合動(dòng)力汽車指的是傳統(tǒng)的汽、柴油和電力構(gòu)成的油電混合電動(dòng)汽車。在目前的氫燃料電池電動(dòng)汽車中，經(jīng)常選擇某種適用性、穩(wěn)定性較好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其一般組成是氫燃料電池+DC/DC直流變換器與輔助動(dòng)力電池并聯(lián)構(gòu)成，輔助動(dòng)力電池主要是普通的鉛酸、鎳氫、鋰離子電池或者超級(jí)電容器等，這種新系統(tǒng)被稱作氫燃料電池電動(dòng)汽車的電電混合動(dòng)力系統(tǒng)。

輔助儲(chǔ)能電池或超級(jí)電容器與燃料電池形成混合燃料電池車輛，可以一定程度上提高燃料電池輸出功率的效率，以及提高整個(gè)車輛的動(dòng)態(tài)性能和經(jīng)濟(jì)效益。燃料電池多能源電電混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力匹配研究是一個(gè)新工程應(yīng)用，優(yōu)秀的匹配設(shè)計(jì)，為多能源電力系統(tǒng)的最佳工作條件和車輛行駛狀況適應(yīng)性的問(wèn)題提供了良好的解決方案.根據(jù)氫燃料電池電動(dòng)汽車的工程要求和實(shí)際情況，綜合考慮和分析了混合動(dòng)力系統(tǒng)各種設(shè)備的參數(shù)，如燃料電池的類型、功率的大小、VI曲線；電機(jī)的容量、額定功率、額定電壓、峰值速度等。

1.系統(tǒng)電氣拓?fù)浼軜?gòu)

依據(jù)汽車能源供應(yīng)系統(tǒng)的不同組合，燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)目前有4種組合的構(gòu)型，如圖1所示。本研究基于氫燃料電池的特性和公交巴士的運(yùn)行工況特點(diǎn)，從動(dòng)力性能、續(xù)駛里程、制動(dòng)能量回收、燃料電池壽命、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、系統(tǒng)復(fù)雜度、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)幾個(gè)方面對(duì)4種構(gòu)型進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

方案1和方案2是以燃料電池作為唯一的能量源，這就要求燃料電池能夠獨(dú)自滿足整車功率的需求，由于燃料電池本身功率密度較低，會(huì)導(dǎo)致整車動(dòng)力性弱、燃料電池壽命短、整車啟動(dòng)速度慢等問(wèn)題，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收功能，整車?yán)m(xù)駛里程相對(duì)較短。方案3以燃料電池和動(dòng)力電池作為能量源，通過(guò)DC/DC調(diào)節(jié)動(dòng)力電池電壓以跟蹤燃料電池電壓變化，由燃料電池的工作特性可知，其電壓隨負(fù)載變化大且不穩(wěn)，這會(huì)導(dǎo)致燃料電池壽命較短。

方案4也以燃料電池和動(dòng)力電池作為能量源，通過(guò)DC/DC調(diào)節(jié)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電壓，以跟蹤動(dòng)力電池電壓，通過(guò)燃料電池與動(dòng)力電池的組合共同滿足整車功率需求，因此整車啟動(dòng)速度快、動(dòng)力性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收功能，續(xù)駛里程長(zhǎng)，燃料電池可穩(wěn)定工作在中負(fù)荷區(qū)域，燃料電池壽命增長(zhǎng)，同時(shí)該方案可減少燃料電池需求功率，從而降低整車成本，更易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化.因此本研究選用方案4。

依據(jù)方案4，設(shè)計(jì)了氫燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，如圖2所示。

該系統(tǒng)主要包括氫燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、電機(jī)電控系統(tǒng)、以及其他設(shè)備。氫燃料電池系統(tǒng)中，由位于車頂?shù)膬?chǔ)氫系統(tǒng)供給的高純度99.999%氫氣，進(jìn)入燃料電池，在通過(guò)燃料電池控制器控制氧氣的攝入和系統(tǒng)的溫度水平，從而產(chǎn)生電力.在經(jīng)過(guò)預(yù)充電路，流經(jīng)升壓DC/DC，連接到高壓配電盒。在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，4個(gè)蓄電池串聯(lián)構(gòu)成了高壓大容量的動(dòng)力蓄電池，經(jīng)過(guò)電池管理系統(tǒng)（BMS）和預(yù)充電路后，接入高壓配電盒。車載輔助電源系統(tǒng)從配電盒取得高壓，經(jīng)降壓DC/DC實(shí)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)低壓24V的功能，為整車低壓系統(tǒng)提供24V電源.動(dòng)力系統(tǒng)還配備了電池的充電系統(tǒng)，為汽車提供緊急充電服務(wù)。最后，高壓電力通過(guò)電機(jī)控制器將高壓直流轉(zhuǎn)為300~500V的三相交流電，為永磁同步電機(jī)提供足夠的動(dòng)力性能。

該系統(tǒng)由鋰離子動(dòng)力電池和氫燃料電池混合構(gòu)成電電弱混合動(dòng)力系統(tǒng)，將升壓DC/DC的輸出作為能量管理的對(duì)象，將氫燃料電池的輸出功率作為主動(dòng)供給能源，可以通過(guò)優(yōu)化控制策略，能避免燃料電池輸出功率的大范圍波動(dòng).鋰離子動(dòng)力電池作為隨動(dòng)能源，依照驅(qū)動(dòng)電機(jī)需求功率的變化自動(dòng)輸出需要補(bǔ)償?shù)墓β?，?duì)燃料電池及時(shí)起到‘去峰填谷’的作用.這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)：最優(yōu)的燃料電池性能、保證鋰電池合理充放電、最優(yōu)的功率分配等優(yōu)點(diǎn)。

2.系統(tǒng)參數(shù)匹配

根據(jù)燃料電池電動(dòng)汽車匹配設(shè)計(jì)流程，在闡明燃料電池電動(dòng)車輛配置之后，燃料電池輸出功率和動(dòng)力電池組輸出功率應(yīng)該合理地匹配表2中所示的車輛性能指標(biāo)和當(dāng)前資源可用性，它滿足車輛所需的動(dòng)力穩(wěn)態(tài)分量（恒定行駛速度狀態(tài)）和動(dòng)態(tài)分量（如起動(dòng)和加速狀態(tài)），以確保車輛的動(dòng)態(tài)性能。

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)

1）峰值功率Pm和額定功率Pe 氫燃料電池電動(dòng)公交巴士在最高車速時(shí)所需功率：

式中g(shù)為重力加速度，取9.8m/s；傳動(dòng)系效率=0.92；

電機(jī)電控效率=0.96；f為滾阻系數(shù)。

氫燃料電池客車以恒定速度，爬上一定坡度所需功率：

依據(jù)性能指標(biāo)，式中va為爬坡速度，為15km/h，

最大爬坡度為=18%。

氫燃料電池客車9s加速到30km/h所需要功率：

式中，為客車的加速度；為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，取=1.3。將參數(shù)帶入，得：

電動(dòng)機(jī)是用于驅(qū)動(dòng)燃料電池電動(dòng)車輛的車輪的唯一機(jī)構(gòu)，整個(gè)車輛的驅(qū)動(dòng)功率由電動(dòng)機(jī)提供。因此，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率應(yīng)滿足燃料電池城市公交車的最大速度，最大坡度和加速度的要求。所以，驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率選擇：

其中電機(jī)的過(guò)載系數(shù)取為1.8，則計(jì)算電機(jī)的額定功率為：

2）最高轉(zhuǎn)速Nm和額定轉(zhuǎn)速N。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速Nm，應(yīng)該能夠滿足氫燃料電池客車在運(yùn)行時(shí)的最高轉(zhuǎn)速的需求，即：

考慮到燃料電池客車在市區(qū)行駛通常處于低速狀態(tài)，并且經(jīng)常伴有紅燈和綠燈，進(jìn)出站的啟動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)，因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)基速比的β選取應(yīng)保證其有較好能量轉(zhuǎn)換效率，選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)基速比β= 2.5，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速Ne為：

3）電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩Tm和額定轉(zhuǎn)矩Te

則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩：

綜上，結(jié)合目前現(xiàn)有的資源以及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，選的電機(jī)主要參數(shù)為：峰值功率160kW，額定功率80kW，額定轉(zhuǎn)矩1000N?m，峰值轉(zhuǎn)速2600rad/min，額定轉(zhuǎn)速800rad/min，峰值轉(zhuǎn)矩2800N?m，額定電壓380V。

（2）供氫系統(tǒng)

就燃料電池電動(dòng)汽車而言，如何將燃料供給車載燃料電池是其主要難題.至今，有3種車載儲(chǔ)氫方法：在環(huán)境溫度下，高壓儲(chǔ)存壓縮氫；低溫液氫儲(chǔ)存；金屬氫化物儲(chǔ)存法。本文選擇適于車用的高壓儲(chǔ)氫方法，儲(chǔ)氫罐體積可由下式求得：

式中，V為儲(chǔ)氫容器容積m3；P為儲(chǔ)氫壓力Pa；EH為所需能量k J；R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度K；WH為氫的分子量；HV為氫的熱值MJ/kg.

（３） 燃料電池電堆

燃料電池功率需要在考慮總成資源的前提下，根據(jù)最高車速確定。依據(jù)公式：

式中，Pfc即為燃料電池的輸出功率.結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際狀況，選擇峰值功率為36kW，額定功率為30kW，效率為40%～45%的燃料電池電堆。

（４）動(dòng)力電池

動(dòng)力電池的功率一般按照電機(jī)的峰值功率與燃料電池的功率的差值進(jìn)行選擇，并且需要考慮車載電器的使用容量，留有一定的余量。

式中，ψ為余量系數(shù)，Pb為電池所需功率，Pm為電機(jī)峰值功率，Pfc為燃料電池功率。在滿足以上條件以及空間大小、經(jīng)濟(jì)效益情況下，動(dòng)力電池的容量越大越好。動(dòng)力電池的峰值電流應(yīng)該滿足巴士最大功率輸出時(shí)所需的大小且需要持續(xù)一定時(shí)間。由于動(dòng)力電池的技術(shù)原因，動(dòng)力電池的選擇還應(yīng)該考慮到氫燃料電池巴士的應(yīng)用所在地的環(huán)境條件，避免因?yàn)榄h(huán)境原因，減少其壽命.動(dòng)力電池最后需要選擇一個(gè)性能優(yōu)越、穩(wěn)定的BMS （電池管理系統(tǒng)）。

（５）關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)匹配結(jié)果

依據(jù)基本的動(dòng)力學(xué)規(guī)則、項(xiàng)目實(shí)際狀況和現(xiàn)有資源總成的條件下，對(duì)氫燃料電池電動(dòng)客車的關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)匹配結(jié)果如表3所示。

基于labview的測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

CAN總線是20世紀(jì)80年代初由德國(guó)BOSCH開(kāi)發(fā)的串行多主總線通信協(xié)議，用于解決車輛控制系統(tǒng)和測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。CAN總線控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)集成模塊化工作模式，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。具有靈活的配置，良好的實(shí)時(shí)性能，強(qiáng)大的系統(tǒng)錯(cuò)誤檢測(cè)能力和強(qiáng)大的隔離能力。同時(shí)，每個(gè)模塊可以獨(dú)立工作并介入模塊之間。目前CAN通信廣泛應(yīng)用于汽車通信網(wǎng)絡(luò)，已成為汽車電子通信的發(fā)展趨勢(shì)。

在本文中，測(cè)試系統(tǒng)軟件是基于labview系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的，用于臺(tái)架測(cè)試。NI LabVIEW是一種系統(tǒng)工程軟件，專為測(cè)試，測(cè)量和控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可快速訪問(wèn)硬件和數(shù)據(jù)信息. 有助于可視化應(yīng)用程序各個(gè)方面的圖形編程方法，包括硬件配置，測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)試，已被工業(yè)界，學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室廣泛采用.Labview將所有通信功能與符合GPIB，VXI，RS-232和RS-485協(xié)議的硬件和數(shù)據(jù)采集卡集成在一起. 它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。 這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。它可以用來(lái)輕松構(gòu)建自己的虛擬樂(lè)器，其圖形界面使編程和使用過(guò)程變得有趣和有趣。如圖3所示。

該測(cè)試系統(tǒng)的軟件構(gòu)成主要包括：CANbus底層控制、VCU控制指令、BMS監(jiān)測(cè)指令、4合1控制器指令、MCU和FCU的指令。測(cè)試系統(tǒng)硬件主要是用于巴士上的主要的氫燃料設(shè)備，其他設(shè)備進(jìn)行了替換僅用于實(shí)驗(yàn).每個(gè)軟件模塊都能并行的處理數(shù)據(jù)，可以將處理的結(jié)果通過(guò)CAN 局域通訊網(wǎng)，將指令數(shù)據(jù)傳給接收方。測(cè)試系統(tǒng)為了更好的進(jìn)行試驗(yàn)，CAN線使用了雙絞屏蔽線，避免了因?yàn)镋MC干擾，使得設(shè)備通訊錯(cuò)誤或者丟幀。測(cè)試系統(tǒng)嚴(yán)格按照氫燃料電池上下電策略，進(jìn)行了多次的實(shí)驗(yàn)，為后期的整車試驗(yàn)做好充足準(zhǔn)備。

燃料電池輸出功率連續(xù)可調(diào)節(jié)

氫燃料電池電堆一般由多個(gè)單片電池并聯(lián)或串聯(lián)組成，單片電壓約為1.2 V左右，為了滿足電堆的整體輸出功率以及保證電堆體積在一定范圍內(nèi)，電堆系統(tǒng)最終所構(gòu)成的輸出電壓一般較低。同時(shí)為了進(jìn)一步提高永磁同步電機(jī)和電機(jī)控制器的轉(zhuǎn)換效率，電機(jī)控制器的輸入電壓存在一直往高壓方向發(fā)展的趨勢(shì).因此為了協(xié)調(diào)燃料電池、電機(jī)控制器和電池的電壓關(guān)系，依據(jù)1.1中的方案4在燃料電池的輸出端添加了一個(gè)升壓DC/DC，升壓DC/DC的輸出電壓由電池電壓決定。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，升壓DC/DC只需要控制其輸入或者輸出的電流來(lái)改變?nèi)剂想姵氐妮敵龉β?，從?/span>DC/DC輸出電壓跟隨母線電壓即可。當(dāng)氫燃料電池電動(dòng)客車以一定功率行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)消耗一定的能量，若燃料電池的輸出功率得到改變控制，那么動(dòng)力電池作為隨動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)做出相應(yīng)的改變，以滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的消耗。因此這樣就是實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單地功率分配功能。為了深入研究功率分配問(wèn)題，還需要考慮各個(gè)系統(tǒng)的效率轉(zhuǎn)換問(wèn)題、系統(tǒng)的特性和運(yùn)行的工況。

1.電流可控可限升壓 DC/DC 變換器

升壓DC/DC是一種能夠?qū)⒌蛪褐绷鬓D(zhuǎn)為高壓直流的單向能量變換器。DC/DC變換器主要包含了濾波電路設(shè)計(jì)，多個(gè)大功率、快反應(yīng)的開(kāi)關(guān) MOSFET 管的選型，儲(chǔ)能電感、控制電路，輔助電源設(shè)計(jì)等。DC/DC 有電壓控制、電流控制兩種方式，在大多數(shù)場(chǎng)合，一般使用電壓控制去保證輸出電壓的穩(wěn)定性 。但是，在1.1方案中，DC/DC輸出端并聯(lián)連接了動(dòng)力電池，不需要維持輸出電壓的穩(wěn)定性，因此，在這種應(yīng)用下，DC/DC需要選擇電流型的控制方式。

DC/DC 電流型的控制方式也分為輸入端電流控制、輸出端電流控制。若方案 4 選擇輸出端電流控制，則在母線電壓不變情況下，可以確定氫燃料電池+DC/DC的輸出功率大小。由于輸出電壓為高壓，輸出電流范圍為0~50 A，范圍精度小，若控制精度不夠，則會(huì)造成燃料電池輸出端的波動(dòng)較大，燃料電池電堆的單片電壓不穩(wěn)定。而輸入端的電流范圍為0~300 A，輸入端的電流微小波動(dòng)，對(duì)電堆的單片電壓的影響較小，可以保證燃料電池系統(tǒng)較好地穩(wěn)定地運(yùn)行，也同時(shí)延長(zhǎng)了燃料電池的壽命。因此本方案中選擇一款控制方式較多的升壓型DC/DC，其控制方式有：輸入/輸出電流控制，輸入/輸出電壓控制，輸入/輸出功率控制，輸入/輸出最大功率點(diǎn)跟蹤控制。可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和最優(yōu)的控制方法，自行選擇合適的控制方式。

2.燃料電池輸出功率控制器

氫燃料電池和動(dòng)力電池組成動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)根據(jù)汽車的運(yùn)行狀態(tài)，駕駛員的油門/剎車的位置感應(yīng)，電池SOC 情況和各個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率的性能，通過(guò)上文中的升壓 DC/DC，對(duì)燃料電池和動(dòng)力電池進(jìn)行能量輸出的分配，以及制動(dòng)能量的回收.為此，本文轉(zhuǎn)專門設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池輸出功率控制器，實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)，節(jié)約了氫氣的使用量，提高了電堆的使用壽命.整車控制器通過(guò) CAN 總線，實(shí)現(xiàn)與電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、燃料電池控制器的可靠通信，進(jìn)行狀態(tài)的采集及控制指令的輸出。

氫燃料電池輸出功率控制器的核心是：根據(jù)車輛各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，區(qū)分當(dāng)前汽車的工作模式，選擇合適的工作模式和正確分配電堆與電池的能量。

（1）驅(qū)動(dòng)控制策略

驅(qū)動(dòng)控制策略的基本規(guī)則是：在滿足動(dòng)力電池的SOC維持在某一限定值得條件下，既不能對(duì)鋰電池產(chǎn)生過(guò)充，也不能使得電池造成過(guò)度放電，同時(shí)盡可能的保證燃料電池工作在最優(yōu)的狀態(tài)下，使得系統(tǒng)達(dá)到較好的運(yùn)行環(huán)境.驅(qū)動(dòng)控制策略是在電力輔助控制策略的基礎(chǔ)上，修改了其分級(jí)的缺點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)中燃料電池和電機(jī)的需求功率進(jìn)行了多級(jí)區(qū)分如表4所示.明顯提高了燃料電池系統(tǒng)的效率和提高了能量利用率。

（2）制動(dòng)控制策略

車輛制動(dòng)時(shí)主要分為再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)，其中再生制動(dòng)的能量回饋是提高車輛經(jīng)濟(jì)性的有效的方法。

1） 當(dāng)駕駛員松開(kāi)油門踏板或者踩下制動(dòng)踏板到前 1/3 行程時(shí)：整車控制器自動(dòng)判斷整車的車速，SOC 大小等，若滿足能量回饋的條件，則進(jìn)入再生制動(dòng)，否則進(jìn)入機(jī)械制動(dòng)。

2） 當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板超過(guò)前 1/3 行程時(shí)：若再生制動(dòng)能夠滿足制動(dòng)力需求，則再生制動(dòng)單獨(dú)作用；若不滿足制動(dòng)力需求，則再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)共同作用；若不能進(jìn)行再生制動(dòng)則，機(jī)械制動(dòng)單獨(dú)作用。

3） 當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)力度和速度達(dá)到 ABS 條件時(shí)，退出再生制動(dòng)進(jìn)入防抱死狀態(tài)或者直接進(jìn)入防抱死狀態(tài)。

系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

該部分屬于對(duì)前文的驗(yàn)證部分，對(duì)于公眾號(hào)傳播知識(shí)點(diǎn)幫助不大，若有感興趣的朋友可以后臺(tái)聯(lián)系小編或從知網(wǎng)上下載。

結(jié)語(yǔ)

本文以燃料電池汽車為研究對(duì)象，在考慮了燃料電池汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的前提下，設(shè)計(jì)燃料電池汽車最關(guān)鍵部分的混合動(dòng)力系統(tǒng)，分析氫燃料電池客車用的電氣系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)的優(yōu)劣勢(shì)，合理地選擇燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu).正確配置車輛整體性能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各主要裝置性能的參數(shù)。

文章研究了基于升壓DC/DC調(diào)控的氫燃料電池驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化，極大地延長(zhǎng)了燃料電池的壽命，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了氫燃料電池電動(dòng)客車可實(shí)現(xiàn)的電氣架構(gòu)方案和客車各系統(tǒng)功能的完整性和可用性。研究表明氫燃料電池客車的設(shè)計(jì)方案可以進(jìn)一步升級(jí)和拓展，為氫燃料電池客車的批量式生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它將在推動(dòng)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造清潔環(huán)境，確保能源安全方面發(fā)揮積極作用。