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一種氫燃料電池汽車(chē)的優(yōu)化

燃料電池汽車(chē)是一種利用氫燃料電池使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生必要電力的電動(dòng)車(chē)輛，其并不使用電池。這種車(chē)比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)更高效，因?yàn)槠渑欧盼锸撬魵?。研究了都靈米蘭理工大學(xué)一個(gè)項(xiàng)目成果。此項(xiàng)目所優(yōu)化的氫燃料電池汽車(chē)采用一個(gè)0.2kW額定功率的電動(dòng)機(jī)和一個(gè)1kW功率的質(zhì)子交換膜燃料電池。

研究目的是介紹一種能夠最大限度降低氫消耗的能量管理優(yōu)化方法。在特定的操作條件下，使用一維數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)車(chē)輛行為。優(yōu)化過(guò)程中考慮了車(chē)輛在賽道上競(jìng)速時(shí)的特性，將賽道上的燃料消耗與仿真優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較。

采用各種改進(jìn)技術(shù)制訂了一個(gè)優(yōu)化策略。這些技術(shù)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面建模、局部和全局優(yōu)化算法以及蒙特卡羅分析。該策略能夠測(cè)試出最佳試驗(yàn)點(diǎn)的魯棒性。優(yōu)化過(guò)程的最終結(jié)果確定了該種車(chē)能夠達(dá)到9.91NL（20℃、1個(gè)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）的氫耗。然而，在競(jìng)速過(guò)程中由于車(chē)輛質(zhì)量為95kg，而不是80kg，因此根據(jù)這一實(shí)際情況，基于優(yōu)化程序的仿真結(jié)果為13.54NL。仿真結(jié)果通過(guò)真實(shí)的車(chē)輛競(jìng)速賽得到證實(shí)，競(jìng)速賽測(cè)量的結(jié)果為15.68NL。該種車(chē)輛在7個(gè)月中就完成了構(gòu)思、設(shè)計(jì)和制造，預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果之間的差異＜15%，此差異是由環(huán)境條件和電池不理想狀態(tài)所致。

Nicoletta Filippo et al. SAE 2013-01-0964.

編譯:王維