燃料電池的動(dòng)態(tài)建模研究

介紹了一種質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)化模型。使用該電池的是一輛電動(dòng)汽車(chē)，該車(chē)裝配了電池組、直流電轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)和電子控制單元等組件。

研究的第一階段，將該電動(dòng)汽車(chē)質(zhì)子交換膜燃料電池的分析模型效率與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。分析結(jié)果顯示：該燃料電池的系統(tǒng)效率為35.4%，最大燃料電池效率為63%；在最大輸出功率條件下，該燃料電池的性能是最差的。

研究的第二階段，收集了大量有關(guān)該燃料電池的數(shù)據(jù)，如電流、相關(guān)溫度、濕度、氫氣流量、氧氣流量等，并將這些數(shù)據(jù)用于開(kāi)發(fā)該燃料電池的線性、非線性回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在該燃料電池的線性和非線性回歸模型中，濕度、氧氣流量、溫度、氫流量為輸入變量，燃料電池的電壓和效率為預(yù)測(cè)值。收集數(shù)據(jù)中的60%被隨機(jī)地分為3組，用于交叉驗(yàn)證和測(cè)試相應(yīng)的數(shù)據(jù)集；剩下40%的數(shù)據(jù)被隨機(jī)地分為兩組,也用于交叉驗(yàn)證和測(cè)試相應(yīng)的數(shù)據(jù)集。將該燃料電池模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行比較，尤其是在預(yù)測(cè)結(jié)果方面進(jìn)行了對(duì)比。為了更好地比較并評(píng)價(jià)模型的性能，每個(gè)模型的平方誤差基于平均值計(jì)算。結(jié)果表明，該燃料電池的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠改善預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可提高燃料電池電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的性能。

研究評(píng)估了燃料電池的線性、非線性回歸模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，雖然線性回歸模型在預(yù)測(cè)中具有較好的結(jié)果，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，效率更高。結(jié)果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法擬合驗(yàn)證樣本比線性回歸算法更好。此外，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)非線性方差可以自適應(yīng)，即不需要人為設(shè)定非線性方差，而線性回歸技術(shù)需要明確的設(shè)計(jì)方差。

刊名：International Journal of Hydrogen Energy（英）

刊期：2016年第22期

作者：Azadeh Kheirandish

編譯：楊欣