燃料电池/超级电容器混合发电系统能量管理探讨

摘 要：从目前的形式上看，空气质量中的雾霾天气在一定的程度上已经影响到了人们的正常生活和工作。其中，汽车尾气贡献率高达四分之一；混合动力汽车和电动汽车、燃料电磁汽车等新能源汽车发展中，燃料电池是新能源汽车的理想动力源。是一种高效、环境友好新型发电装置。一般的情况下，可以组合混合动力装置，从宏观的角度上，解决环境污染和能源紧缺的想象。

关键词：燃料电池；超级电容器；能量管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.149

1 燃料电池/超级电容器混合发电系统能量管理概述

新常态的背景下，新能源汽车主要分类型可以分为混合动力汽车及其纯电动汽车，另外还有燃料电池汽车三种。在和电动车的比较中，燃料电池不需要存储电能，但是可以产生电能，只能确保燃料供给，燃料电池就可以不间断性工作，在行驶时间上也更长，耗能更小，害气体几乎为零。由此可见，燃料电池成为了寄望于未来交通运输最佳动力源之一。从目前状况下分析，纯燃料电池汽车相对来讲使用能源较为单一，这样就带来了加强的局限性。由此进一步有了燃料电池和其他的能源结合而呈现的混合样式的动力汽车。在两种电容和蓄电池的复制下，并并联进行使用，这样就可以相互融合，达到汽车驱动的目的。也就是说，多能源动力系统优化控制策略，提高了整车的经济性和动态性。

燃料电池/蓄电池混合动力系统建模及选型上，可以利用向前建模和向后建模两种。并在此基础上利用燃料电池或者是蓄电池两种混合动力系统进行仿真输出。也就是在DC/DC转换器的基础上，实现的单向构建。紧接着，把镍氢蓄电池当做新能源，最终连接到了DC/DC总线上，并以并联的形式进行实现。这样，燃料电池就会呈现充电的工作中。同时针对能量进行有效的回收。

其中燃料电池的实际输出电压可用热力学预测电压减去各种过电势公式：

其中，DC/DC占空比值，调节燃料中的负载电力具体的步骤是利用燃料电池输出功率进行构建的：首先，是针对电池母线电压进行的检测。其次，是利用电池功率分配的形式进行构建的，并在此基础上实现有效的能源控制管理的状态。

应该检查最大功率表对应的应电池负载电压和电流。最后，这里是利用构建 DC/DC的形式，并在假设转换器无损耗的状态下，实现燃料电池的负载电压实现有效的统一，并调节占比空间。

2 燃料电池/蓄电池混合动力系统能量管理策略探究

2.1 利用瞬时等效燃料优化管理策略

混合动力系统模式上，需要按照标准形式进行构建，实现有效的管理和优化策略，通过瞬间燃料进行动力系统的运行和展现。将燃料电池/蓄电池混合动力汽车工作模式可以归纳为：第一，加速 / 爬坡模式；第二，巡航模式；第三，能量回收模式；第四，启动/轻载运行模式。

为了提升燃料电池使用效率，防止功率输出高频率、大范围波动。设置燃料电磁最小功率阈值的启动数值为10kW。同时分析蓄电池 SOC 在 0.5 至 0.8 之间，充放电内阻较小效率理想。

2.2 利用 BP 神经网络能量控制管理策略

近幾年来，不少神经网络开始模仿动物的神经网络优势进行构建分布式的数学模型建设。并在此基础上，结合结构的特点进行实现广泛的连接。实现连接之后就需要结合BP 神经网络，也就是以上提到的优势构建，进一步实现燃料电池 /或者蓄电池为基础的混合动力汽车的动力系统神经网络能量控制管理策略构建。并把节能建减排作为目标，进行瞬态控制管理。

BP 神经网络结构建模构建中，含有 2 个隐含层，其中 3 个神经元，并根据以上所含有的模型中，进行瞬时优势上能量管理构建，并进一步制定相应的计划，实现车速、电动机需求功率、蓄电池荷电状态等实现参数对应。构建相应的神经元，代表燃料电池及其蓄电池输出功率。

BP神经网络训练预处理上，需要在能量控制管理策略规律中，实现均匀性和多样性构建。仿真结果及分析角度看，燃料电池/蓄电池混合动力系统控制模型中，需要把训练好的神经网络控制器进行有效的应用。在参数实时性控制基础上，进行进一步构建，完成混合动力系统燃料电池与蓄电池功率分配工作，这个时候混合动力系统就会实现瞬时的最大化控制及其最大限度的管理。

3 总结

随着社会的进步，基于国内外混合动力汽车能量控制管理策略上，针对燃料电池混合动力汽车能量控制管理策略进行进一步探究和分析。并在我国“十三五”计划的理念上，加入回收制动能量及其绿色节能的观念。在瞬时等效燃料优化管理策略中构建惩罚因子。并根据具体的情况对燃料电池和蓄电池输出功率实现有效的优化和调整。最终，保证燃料电池/超级电容器混合发电系统能量管理的可持续发展战略实施。

参考文献：

[1]温延兵.氢燃料电池轿车能源与动力系统优化匹配及控制策略研究[D].山东理工大学，2017.

[2]徐陈锋.基于自适应模糊策略的燃料电池车混合动力系统控制[D].浙江大学，2017.

[3]曹楠.车载燃料电池混合动力系统设计与能量管理[D].西南交通大学，2017.

作者简介：李浩（1995-），男，山东潍坊人，本科，研究员，研究方向：纳米材料制备。