Abstract
This paper is concerned with the simultaneous optimal component sizing and power management of a fuel cell/battery hybrid bus. Existing studies solve the combined plant/controller optimization problem for fuel cell hybrid vehicles (FCHVs) by using methods with disadvantages of heavy computational burden and/or suboptimality, for which only a single driving profile was often considered. This paper adds three important contributions to the FCHVs-related literature. First, convex programming is extended to rapidly and efficiently optimize both the power management strategy and sizes of the fuel cell system (FCS) and the battery pack in the hybrid bus. The main purpose is to encourage more researchers and engineers in FCHVs field to utilize the new effective tool. Second, the influence of the driving pattern on the optimization result (both the component sizes and hydrogen economy) of the bus is systematically investigated by considering three different bus driving routes, including two standard testing cycles and a realistic bus line cycle with slope information in Gothenburg, Sweden. Finally, the sensitivity of the optimization outcome to the potential price decreases of the FCS and the battery is quantitatively examined
چکیده
این مقاله با بهینهسازی همزمان مؤلفه اندازه و مدیریت توان یک درگاه سلول سوختی/باتری هیبریدی مرتبط است. مطالعات موجود مسئله بهینهسازی ترکیبشده plant/کنترلکننده را برای وسایل نقلیه هیبریدی سلول سوختی (FCHV) با استفاده از روشهایی با معایب حجم سنگین محاسبات و یا بهینه سازی حل میکنند، که اغلب فقط یک پروفایل رانندگی در نظر گرفته میشود. این مقاله سه سهم مهم را به متون مربوط به FCHVها میافزاید. اولاً، برنامهنویسی محدب جهت بهینهسازی سریعتر و مؤثرتر استراتژی مدیریت توان و اندازههای سیستم سلول سوختی (FCS) و بسته باتری در درگاه هیبریدی گسترشیافته است. هدف اصلی تشویق محققان و مهندسان بیشتر در زمینه FCHVها به استفاده از ابزار مؤثر جدید است. ثانیاً، تأثیر الگوی رانندگی روی نتایج بهینهسازی (مؤلفههای اندازه و صرف جویی هیدروژن) درگاه به طور سیستماتیک با در نظر گرفتن سه مسیر مختلف رانندگی، از جمله دو دوره آزمایش استاندارد و یک سیکل واقعبینانه مسیر درگاه با اطلاعات شیب در گوتنبرگ سوئد بررسیشده است. درنهایت، حساسیت نتیجه بهینهسازی به کاهش بالقوه قیمت FCS و باتری به لحاظ کمی مورد بررسی واقع شده است.
1-مقدمه
بخش حملونقل حاضر به سلولهای هیدروکربنی غیر تجدید پذیر، افزایش چشمگیر مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانهای زیاد بسیار وابسته است. درنتیجه مردم به طور جدی در مورد قیمت انرژی و ثبات، همانند کیفیت هوا محلی نگران هستند. دولتها، شرکتها و مؤسسات تحقیقاتی جهت ایجاد و ترویج روشهای جایگزین تولید، تبدیل و مصرف انرژی برای سرعت بخشیدن به یک الگو در مسیر یک سیستم حملونقل پاک، کارآمد، مطمئن و مقرونبهصرفه اختصاص دادهشدهاند [1]، [2]. برقرسانی سیستمهای نیرومحرکه وسایل نقلیه مرسوم به عنوان یکی از راهحلهای بسیار امیدبخش شناختهشده است [3]-[5]. پذیرفتن یک حامل الکتریکی روی بورد برای کاهش اندازهیا حتی حذف موتورهای احتراق داخلی کم بازده (ICE) سودمند است...