Разработка имитационной модели водородного транспортного средства и подсистемы управления запросом мощности

Обоснование. Водородные технологии позволяют значительно снизить выбросы парниковых газов в городской среде, так как при использовании водорода в качестве продуктов выхлопа образуются воздух и вода. Это отвечает мировым тенденциям в борьбе с изменением климата и уменьшении загрязнения воздуха в крупных городах. Водород можно производить из различных источников, включая возобновляемые источники энергии. Это является причинами интегрирования в автомобиль водородной топливной установки, содержащей топливный элемент. Разработка алгоритмов управления мощностью, вырабатываемой водородным топливным элементом, является актуальной научно-технической задачей, позволяющей увеличить пробег автомобиля и эффективность использования водородного топлива.

Цель — разработка и выбор наиболее эффективного алгоритма и реализация его в составе модели управления запросом мощности водородным топливным элементом с применением различных стратегий управления энергопотреблением, а также на основе анализа результатов моделирования при сравнении рабочих параметров системы распределения мощности.

Методы. В данной работе представлена разработка имитационной модели гибридного водородного транспортного средства с использованием библиотеки Simscape в пакете MATLAB Simulink. С помощью основных блоков Simulink были созданы модели и алгоритмы управления запросом мощности для водородного топливного элемента, а также имитационная модель транспортного средства, которая позволяет тестировать разработанные алгоритмы.

Результаты. В данной работе представлена стратегия управления мощностью топливного элемента. Реализован алгоритм, включающий различные типы стратегий, такие как ПИД-регулятор, машина состояний, алгоритм эквивалентной минимизации потребления и контроллер нечёткой логики. Кроме того, в работе изложены требования к системе транспортного средства и представлена разработка имитационной модели гибридного водородного транспортного средства. В результате сравнения рабочих параметров системы распределения мощности выделен наиболее эффективный алгоритм управления запросом мощности.

Заключение. Практическая ценность данного исследования заключается в анализе алгоритмов управления запросом мощности и выявлении наиболее эффективных из них. Это значительно ускоряет процесс выбора алгоритмов управления топливным элементом для водородных транспортных средств.