氢能无人机等效消耗最小化策略设计

摘要

【目的】为了提高氢能混合动力固定翼无人机飞行过程中能源系统功率变化的稳定性以及燃料经济性。【方法】在传统等效消耗最小化策略理论的基础上引入一种考虑蓄电池组功率变化幅度对能量消耗影响的变等效因子。将此因子与原有等效因子加权相加，形成复合等效因子。建立了适用于复杂飞行工况的无人机混合动力仿真平台，研究了复合等效因子对等效消耗最小化策略控制效果的影响。【结果】结果表明，使用复合等效因子的等效消耗最小化策略可以有效降低能源系统的功率波动幅度，巡航飞行时氢燃料电池的功率波动幅度比传统等效消耗最小化策略降低了94.7%,飞行过程中蓄电池组SOC累计变化量降低了46%;在3.5 h的飞行任务中可节省193标准升氢气，提高了燃料的经济性。当蓄电池组SOC接近平衡值时，可以大幅减缓充电功率的变化率。改进后的等效消耗最小化策略有利于延长能源系统的使用寿命，提高燃料电池和蓄电池组的安全性。

关键词

等效消耗最小化策略 / 等效因子 / 氢燃料电池 / SOC / 无人机

基金资助

山西省关键核心技术和共性技术研发攻关专项项目(2020000017)