随着我国经济的迅猛发展,能源需求急剧攀升,不仅使我国原本不丰富的能源资源日益匮乏,同时也造成环境的严重污染。研究表明,我国的大气污染中,汽车尾气所造成污染的占比超过31%,这直接威胁到人类社会和汽车产业的可持续性发展。发展汽车新能源、开发汽车新动力已成为汽车工业面临的十分紧迫的任务。燃料电池/蓄电池混合动力系统所具有的能量转化效率高、零排放无污染等优点,使之成为新能源汽车的主要动力系统之一。本文在阅读国内外大量相关文献的基础上,总结了混合动力系统能量控制管理策略的研究现状和发展趋势,介绍了燃料电池的工作原理、结构、特性以及混合动力汽车的动力系统,归纳了燃料电池/蓄电池混合动力汽车能量控制策略原理和实现方法。首先,采用储气罐、输气管道、控制阀、加湿器、加热器、电子负载、质量流量控制器、背压阀和系统控制计算机等组件搭建了燃料电池测试系统,并使用质子交换膜、电极和流场板等组装了质子交换膜燃料电池,通过运用搭建好的燃料电池测试系统测试了质子交换膜燃料电池的性能特性,分析了流量、加湿温度、电池温度和流场结构等参数对质子交换膜燃料电池伏安特性的影响。研究发现:氢气流量和空气流量的最优组合、电池温度和加湿温度的最佳搭配,有利于提高质子交换膜燃料电池的性能,有利于推动质子交换膜燃料电池的应用。其次,根据蓄电池和燃料电池的特点,选定一个合适的混合动力系统结构形式。以此混合动力系统结构为基础,建立了包括驾驶员模型、部件模型、多能源能量分配控制器以及整车动力学模型在内的燃料电池/蓄电池混合动力管理前向仿真模型。动力管理中,燃料电池堆通过DC/DC变换器向总线单方向输出功率,镍氢蓄电池作为辅助能源和DC/DC并联在总线上,总成控制器根据各部件模块反馈信息和驾驶员的指令进行决策控制和动力输出分配。此外,根据混合动力结构和控制方法,分析了燃料电池/蓄电池混合动力汽车运行平顺性和各种损耗。最后,基于瞬时等效燃料优化管理策略,制定了混合动力系统管理模式切换规则,分析计算了燃料热能与电能的转化关系和蓄电池电能的等效燃料消耗。根据混合动力管理规则和切换模式等因素,将蓄电池荷电状态SOC初始值分别设定为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9,对在CYC_HWFET、CYC_MANHATTAN和CYC_UDDS驾驶循环路况条件下系统动力分配管理实时仿真测试。研究发现:蓄电池SOC渐渐趋近0.7时,混合动力系统处于最优能量分配状态;调整燃料电池堆输出功率分布区间,使得燃料电池更多地工作在效率较高区域,有利于提高燃料电池堆燃料经济性,从而更好地调控多能源合理分配功率输出。