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燃料電池和電池老化能量管理策略的理論分析

由于對非再生能源的依賴性增加，對環(huán)境問題關(guān)注的重視，使各企業(yè)對零排放能源（如PEM燃料電池等）的研究愈演愈烈。燃料電池電動汽車在減少成本和改進(jìn)耐用性方面仍具有巨大的潛力。商業(yè)化的PEM燃料電池在汽車上應(yīng)用的主要障礙是燃料電池的老化。為解決此問題，需要對燃料電池和電池之間的功率需求進(jìn)行有效分配。通過有效地滿足功率需求，能量管理策略可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性、減緩燃料電池的老化。為改進(jìn)燃料電池和電池的老化問題，本文采用“動態(tài)規(guī)劃”方法計算其極限。

動態(tài)規(guī)劃是運籌學(xué)的一個分支，是求解決策過程最優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法?；舅枷胧菍⒋蠼獾膯栴}分解為若干子問題（階段），按順序求解子階段，前一子問題的解，為后一子問題的求解提供了有用的信息。在求解任一子問題時，列出各種可能的局部解，通過決策保留那些有可能達(dá)到最優(yōu)的局部解，丟棄其它局部解。依次解決各子問題，最后一個子問題就是初始問題的解。動態(tài)規(guī)劃算法所處理的問題是一個多階段決策問題，一般由初始狀態(tài)開始，通過對中間階段決策的選擇，達(dá)到結(jié)束狀態(tài)。

電池上的最大功率影響燃料電池堆和電池老化，可以使用動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化算法進(jìn)行評估。本文通過動態(tài)規(guī)劃算法在給定的循環(huán)周期內(nèi)找到終極極限來改善燃料電池堆的老化。參考這些極限，輔助計算電動汽車上各種燃料電池和電池的經(jīng)濟(jì)效益。對不同的動力總成成本分析表明，在公路駕駛條件下，最大功率為30kW和40kW的電池具有相同的成本，但在城市駕駛條件下最大功率為40kW的電池可節(jié)省高達(dá)10%的動力成本。

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

編譯：倪媛媛