南航毛军逵教授团队：小型氢燃料电池/锂电池混合电推进系统能量管理策略研究

氢燃料电池是一种将氢能转化电能的能量转化装置，具有功率密度高、污染小等优点。从现有文献报道来看，燃料电池技术具有能源转化效率高、能量密度大、噪声低、红外特性低、清洁无污染、使用寿命长等诸多优点，满足绿色航空动力飞机的发展要求，且与普通内燃机相比，燃料电池消耗相同质量燃料时的供电时间可以延长2~3倍，热电联供时，燃料利用效率可高达80%以上。

尽管氢燃料电池具有上述众多优点，但由于电堆热惯性和气体输运、扩散及电化学反应过程的复杂性，导致电堆启动时间长、功率响应速度慢等问题极为突出。一般来说，燃料电池和电堆温度动态响应时间（100 s）和冷启动时间(102 s)均远大于电化学反应时间（10-19 s）和氢气、空气输运时间（10-1 s），由此导致需要花费更多时间使得燃料电池从环境温度达到其工作温度（即催化剂工作温度）。因此，氢燃料电池作为动力源在各工程领域中应用时，通常会与动力电池、涡轮发动机、超级电容等功率快速响应装置相匹配，以混合动力系统形式，并借助能量管理策略，最终满足负载功率复杂变化需求。本文正是在这个背景下系统分析比较了功率跟随策略和模糊控制策略在燃料电池/锂电池混合动力系统功率分配、锂电池SOC调控以及系统能量转化效率、氢气消耗速率等方面的差异，为燃料电池/锂电池混合动力系统在航空动力领域中的应用从“可用”到“好用”提供参考依据。...[查看原文]