表6和7。这里发现FCS的效率（51%）较之前的实验稍高。驱动电机效率保持不变（75%），但是转换器工作于最佳功率范围内时输出了一个更高的效率（87%）。也观察到进入发动机的能量再生了大约10%。作为结论，动力系统总效率（ηPT）
图13 R40驱动循环工况下燃料电池动力系统在负载跟踪配置下得到的实验结果（FCS功率
于最大FCS效率）：电池、驱动电机输入功率和DC-DC转换器输出功率相对于周期长度的
变化
为33%。然而，有必要注意这个控制策略中必须使用一个更高的相对于负载跟踪过程的电池效率。此外，电池以取决于储存系统容量的频率放电过程中FCS必须关闭。
图14图13实验中电池荷电荷量随时间变化
表6
R40循环负荷平衡配置下FCS功率于最大FCS效率时燃料电池动力系统中能量流动的测定值
EH2 Estack EFCS EDC EED Eload Ebatt EbattIN EbattOUT Ebreaking regenerative
Wh 120.1 68.4 60.5 52.8 15.1 11.3 -37.7 -38.7 +1.0 -1.4
表7
R40循环负荷平衡配置下FCS功率于最大FCS效率时的效率计算
ηFCS ηDC ηED ηPT
% 51 87 75 33
为了分析伴随启动阶段FCS的能量损失，进行了以下实验。特别地，一些启动测试采用了两个初始电池堆温度（15℃和30℃），每个温度下使用两个功率加速到1200W（分别为20和200Ws-1）。每个加速之后，系统保持在稳态条件下知
道电池堆温度达到45℃。电池堆和FCS效率与时间及在电池堆温度始于15℃的关系曲线显示于图15和图16。两个功率加速选定的最终电池堆温度经过大约10分钟后达到，而电池堆效率在两个加速斜坡的终端达到最小值（在1200W处）大约0.53。当电池堆温度达到45℃时，效率增加到0.59，而两个测试中当功率达到它设定的最大值（1200W）时FCS效率从0.45增加到0.50。从图15和图16可以导出能量损失是由于600s的暖车阶段；它们大约占FCS稳态最大效率的5%。
图15 FCS温度由15℃升到45℃，电池堆功率从200Ws到1200W，
FCS效率、电池堆效率和温度与时间的关系
-1
图16 FCS温度由15℃升到45℃，电池堆功率从2000Ws到1200W，
FCS效率、电池堆效率和温度与时间的关系
-1
在20到200Ws-1之间功率加速过程的变化对能量损失的影响并不显著。以30℃作为启动温度的启动运行状况也已被证实。在20 Ws-1处得到的结果由图17给出，从中计算出了暖车阶段2%的能量损失。如果考虑由于频繁启动造成的能量损失，
最终控制策略的整个动力系统效率就相当于从负载平衡和负载跟踪过程中获得的动力系统效率。
图17 FCS温度由30℃升到45℃，电池堆功率从200Ws到1200W，
FCS效率、电池堆效率和温度与时间的关系
-1
从燃料电池驱动系统获得的全部实验结果提供了一些驱动系统的能量管理一般的注意事项。特别地，表3、5、7中，可以观察到以R40循环计算的总效率（ηPT）受给定的控制策略的影响并不显著。事实上，当FCS和转换器以其最大效率工作在稳定工况下时（见表7），经过暖车能量损耗的修正之后的总效率值趋向于30%，这与另外两个过程中获得的结果相似。这个可以归结于燃料电池系统的主要特征，图4已做了很好的演示，即负荷对FCS效率的影响微不足道，这也是与内燃机的主要不同。只有通过在多而长的低负载为特征的驱动循环采用负荷跟踪过程，总效率才能由于更低的FCS效率而显著低于30%。考虑到动力系统其他组件，转换器对总效率的影响必须首先考虑到。特别地，这一部分是任何控制策略正确实施的基础，而且关于应用应当被特别地设计，并仔细匹配FCS，包括最大功率和电流。另一方面，本文中应用于所有实验的驱动电机是商业设备，通常安装在轻质电动摩托车上，而且效率并不很高。
电动汽车的主要问题是对大而重的电池包的需求，以保证所需的驱动范围。另一方面，燃料电池动力系统中负载跟踪过程的使用允许储存系统的大小显著减少，并伴随一系列好处，包括乘客空间和能量消耗。
4 结论
经过实验测定了一个2.5kW的基于2.5kW质子交换膜燃料电池的燃料电池动力系统的特征，目的是为了调查不同能量管理策略对性能的影响，和单个子系统与整个驱动系统的效率。实验在一个能够模拟欧R40驱动循环的实验台架上展开。
三个燃料电池系统的控制策略调查中驱动循环中动力系统的总效率大约是
30% ，三个控制策略分别是稳态、动态和周期性启动和关闭的稳态。这个运行状况是源于燃料电池系统效率相对负载的特性曲线，其结果是在宽功率范围内效率大约为50%。
考虑其他重要因素，比如重量、大小和电池包耐久性，负载跟踪控制策略似乎是燃料电池汽车在能量消耗最合适的选择。这是因为它使得车载储存系统最小化，而车载储存系统主要作用将会是在再生制动中回收能量。在这方面，与电池相关的具有低容量高功率峰值的超级电容的使用也应被考虑进去。
感谢
非常感谢Istituto Motori的Giovanni Cantilena先生参与实验装置的布置和实验的实施。
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