基于燃料电池混合动力的工程机械动力系统与节能控制技术研究

能源与环境问题是每门技术首要面对的问题之一。工程机械由于数目多﹑功率大﹑负载变化大﹑效率低而成为节能减排的重要研究对象。由于使用柴油机所引起的低率、环保问题、石化燃料的不可再生性及其预期价格的不断上涨，寻找可利用可再生能源的工程机械动力装置并提高能源的转换效率就变得日益重要。本项目将结合在复杂负载条件下的燃料电池混合动力系统的能量管理和电池运行控制技术与现代工程机械节能与控制技术，开发基于燃料电池混合动力的工程机械动力系统与节能控制技术。结合工程机械的复杂多变的负载工况，研究针对具体工程应用的基于燃料电池的动力系统设计、能量管理、电池运行管理﹑负载分配、功率匹配和能量再生等技术细节。本项目将为开发高效、节能﹑零排放、低噪音、可使用可再生能源的工程机械起到一定的促进作用。相关技术的开发对地下和封闭环境中以及要求低噪音、低排放的居民区工程机械应用更有其特殊的优势，对国防和民用都有积极意义。

在国家自然科学基金面上项目“基于燃料电池混合动力的工程机械动力系统与节能控制技术研究”（编号：51077096 ）的支持下，我们重点进行了以下几个方面的研究，（1）装载机液压系统能耗分析，具体包括：1.1 ZL50装载机工作液压系统能耗分析（定量泵供油）以及1.2 ZL50装载机转向液压系统能耗分析（定量泵供油）；（2）燃料电池混合动力系统建模及能量管理策略，具体包括：2.1燃料电池建模及静动态仿真以及2.2燃料电池混合动力系统能量管理策略；（3）燃料电池混合动力系统关键部件控制器设计，具体包括：3.1混合动力装载机变频泵控转向液压系统以及3.2燃料掉电池温度抗饱和滑模控制器设计；（4）直接甲醇燃料电池的研究，具体包括4.1直接甲醇燃料电池界面浓度的研究以及4.2直接甲醇燃料电池甲醇渗透的研究。经过三年的不懈努力，我们取得如下的成果，发表SCI收录文章1篇，题目为“A method of determining interface methanol concentration in an operating DMFC”，杂志名称“Journal of Power Sources”, 影响因子4.59；另有一篇SCI文章准备投稿“Journal of Power Sources”, （见附件）文章题目为“Experimental studies on methanol crossover with a method of determining interface methanol”；（见附件）EI收录文章四篇；中文核心3篇；发明专利已授权2项，题目分别为“一种新型的混凝土搅拌运输车搅拌筒转动驱动系统（ZL201110278911.7）”以及“一种多泵合流的车辆机械节能液压系统（ZL201110115301.5）”；（见附件）实用新型专利已授权4项，另有3项发明专利在申请。同时，依托本项目，我们培养了博士生2名，研究生6名。并邀请美国燃料电池专家 Jiabin Ge 到校做报告和交流一次。