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follower 0.5756 38.18 0.6273 58.95 0.3936 33.31 45.3 7 Modified

follower_1 0.8999 37.75 0.7367 59.97 0.2034 38.45 45.3 0 Modified follwer_2 0.4018 38.75 0.3354 59.58 0.2029 41.44 45.9

8 動態調變方法 0.6007 39.19 0.6060 59.50 0.6000 34.91 46.3

0

模擬結果顯示series thermostat 與 modified follower_1(額定功率+SOC 修正)剛好呈現兩 個極端情況。Series thermostat 的 SOC 已達 40%的下限邊緣,而 modified follower_1 則貼近 80%

的上限,甚至在UDDS 時 SOC 已超過 80%,已使用到強制限制充電的第二道防線。此結果顯示先前 號能頻譜的預估只對的一半,在低電量需求的行車情境,以額定功率定值(或附近震盪)輸出,SOC 將會傾向要不是過充,就是過放。Series thermostat 過放的原因是因為沒有 power threshold 可以 適時的將燃料電池輸出開啟,而時常保持關閉不輸出的狀態,所以大部分靠蓄電池供能。而由series thermostat 這個最簡單的能量管理方法,也可以確定本混合動力車所使用的燃料電池功率的確偏 小,所以連帶額定功率也低,連在低耗能的行車情境也無法用以同時支撐馬達耗能與回充蓄電池。

而modified follower_1 則因為修正後的功率時常高過 power threshold,燃料電池持常保持開 啟,而使蓄電池過充。

Modified follower_2(功率修正+SOC 修正)則沒有達到預計的效果。原先功率修正的用意在 於使燃料電池輸出的變量盡量平緩,但卻發生顧此失彼的情況,30 秒 moving average 的確有效使 燃料電池輸出以緩慢速度變化,伴隨發生的時常需要蓄電池大功率放電來達成瞬間高峰值輸出,使蓄 電池很快就沒電了,請見050。而雖然此時 SOC 回授修正量很大,燃料電池也足夠同時提供馬達耗 能與對蓄電池充電,但蓄電池本身卻有最大1C 的充電限制,而無法「快速」地將 SOC 充回一定的 水準。所以本燃料電池車也有車輛瞬間峰值與蓄電池充電限制不匹配的問題。由模擬結果發現,依照 本混合動力車的蓄電池與燃料電池搭派,功率修正方法一定要與其他修正搭配使用,否則任何行車情 境SOC 將持續維持低水準。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

2x 104

Time(sec)

Power(W)

UDDS pwr rqd Fuel cell pwr output

圖50、 Modified follower_1 在 UDDS 的功率需求與時實際的燃料電池輸出功率

而series power follower 與動態調變方法在此兩個行車情境則表現很好,可以達成 SOC 平衡,

並且mpg 也比燃料電池車優良。但其實 series power follower 有燃料電池輸出變動過快的現象,

實際上,燃料電池不一定能夠達成如此快速的功率輸出切換。

(2)US-06

模擬結果,所有使用蓄電池複合的能量管理方法皆能夠提供US-06 加速所需功率,此結果証實複 合能量的確可以提升車輛加速性能。但此時換成車輛扭力需求受到馬達最大扭力限制,所以仍無法完 全達到US-06 的車速規定,由此可知,本燃料電池所設定的馬達規格也是略微 under design。

0 100 200 300 400 500 600

0 100 200 300 400 500 600

dynamic adjustment true pwr output

圖53、動態調變的燃料電池輸出以及受蓄電池充電限制下真實的燃料電池輸出

或過放的危機,或是限制了車輛的加速性能。

模擬結果顯示不同能量管理方法用於同一種行車情境時,但mpg 則都差異不大(偶有例外),

表示這些能量管理概念上或多或少都有相似之處(在本混合動力車上為將SOC 回授修正以維持在 60%),只有在很嚴苛的行車情境下,如 US-06,特出的能量管理方法才會顯現出其優劣。但發生劣 化時,此能量管理方法連最基本的SOC 平衡都無法達到。而此時混合動力車將只能以純燃料電池無 複合的狀態行駛,無法改善燃料效率。

模擬結果也顯示不同能量管理方法在不同行車情境會有不同的SOC 平衡水準,這表示每種行車 情境的功率需求特性是很不相同的。而和適於某一行車情境的能量管理方法不見得和適於其他功率需 求的行車情境,只有帶有適應性概念,調變燃料電池輸出才能夠使此能量管理方法適用於所有場合。

本研究所提出的動態調變方法則完全合乎一開始設定的目標優先順序,在US-06 行車情境下,先犧牲 mpg,成功地維持了 SOC 平衡。

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