燃料电池和电池老化能量管理策略的理论分析



燃料电池和电池老化能量管理策略的理论分析

由于对非再生能源的依赖性增加，对环境问题关注的重视，使各企业对零排放能源（如PEM燃料电池等）的研究愈演愈烈。燃料电池电动汽车在减少成本和改进耐用性方面仍具有巨大的潜力。商业化的PEM燃料电池在汽车上应用的主要障碍是燃料电池的老化。为解决此问题，需要对燃料电池和电池之间的功率需求进行有效分配。通过有效地满足功率需求，能量管理策略可以改善燃油经济性、减缓燃料电池的老化。为改进燃料电池和电池的老化问题，本文采用“动态规划”方法计算其极限。

动态规划是运筹学的一个分支，是求解决策过程最优化的数学方法。基本思想是将待求解的问题分解为若干子问题（阶段），按顺序求解子阶段，前一子问题的解，为后一子问题的求解提供了有用的信息。在求解任一子问题时，列出各种可能的局部解，通过决策保留那些有可能达到最优的局部解，丢弃其它局部解。依次解决各子问题，最后一个子问题就是初始问题的解。动态规划算法所处理的问题是一个多阶段决策问题，一般由初始状态开始，通过对中间阶段决策的选择，达到结束状态。

电池上的最大功率影响燃料电池堆和电池老化，可以使用动态规划的优化算法进行评估。本文通过动态规划算法在给定的循环周期内找到终极极限来改善燃料电池堆的老化。参考这些极限，辅助计算电动汽车上各种燃料电池和电池的经济效益。对不同的动力总成成本分析表明，在公路驾驶条件下，最大功率为30kW和40kW的电池具有相同的成本，但在城市驾驶条件下最大功率为40kW的电池可节省高达10%的动力成本。

Frieder Herb et al. Electric Vehicle Symposium and Exhibition (EVS27), 2013 World 17-20 Nov.2013 Page (s):1–9.

编译：倪媛媛