各類燃料電池混合動力總成能源效率研究

比利時的學者研究了幾種燃料電池汽車的動力總成設計方案，比較了采用燃料電池/超級電容、燃料電池/常規電池、和燃料電池/超級電容/常規電池混合的三種燃料電池汽車的動力總成和控制策略。其結論為：燃料電池/超級電容型燃料電池汽車的能源效率略勝過其他兩種方案。該研究結果已在第27屆電動汽車研討會上得到發布。

燃料電池/超級電容型燃料電池汽車的節能優勢主要來自于它可以在瞬態工況下頻繁地使用高效率的超級電容進行充放電（超級電容所允許的最大充放電流遠高于常規電池）。所以盡管它的車重往往更高，但是仍然更加節能。

研究人員還指出：從電池壽命、部件尺寸、瞬態工況的角度看，采用燃料電池/超級電容/常規電池混合型的燃料電池汽車或許也是個不錯的選擇。

將標準的一套燃料電池系統整合進一臺汽車的動力總成中，并不能總是滿足汽車的功率需求。盡管燃料電池具有較高的功率容量，但是那只是對于穩定工況而言的。相反，其瞬間輸出更高功率的能力相對薄弱。因此，燃料電池系統的高價格和遲緩的動態性能成為了制約燃料電池汽車商業化的最大障礙。

為了克服該障礙，燃料電池系統必須進行“雜交”，使自身具備多種儲能系統（如常規電池或超級電容等），在節能的同時，更好滿足動力的需求。

該研究評估不同種類燃料電池系統的能源效率、成本和部件尺寸。研究人員使用Matlab/Simulink軟件，設計并仿真了多種燃料電池動力總成。能源效率評估采用了NEDC和FTP75兩種標準測試循環進行仿真。他們還根據燃料電池效率MAP圖，使用了兩種控制邏輯，來最大程度地降低仿真模型的氫消耗量。

控制邏輯（1）基于CSEM能源效率MAP圖，可以減小每種測試循環的氫的總消耗量。控制邏輯（2）基于CSPSO離子群優化法，協調多種儲能系統工作，盡量降低能耗、維持電池電量。