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为解决燃料电池车（FCHEV）燃料电池寿命短、制动能量回收效率低及动力分配复杂等问题，研究人员提出基于模糊控制、考虑超级电容器（UC）的能量管理与制动能量回收联合策略。结果显示，该策略在 NEDC 和 UDDS 工况下可减少氢耗最高 16.59%，降低燃料电池寿命衰减率最高 64.63%，对提升 FCHEV 性能意义重大。
近年来，化石燃料的高消耗与环境问题日益凸显，全球能源焦点逐渐转向可再生能源，汽车行业也加速向新能源领域转型。氢燃料电池凭借高能量密度、仅产水的环保特性、燃料易获取及高能量转换效率等优势，成为新能源汽车研究的热点。然而，燃料电池输出特性较软、动态响应差，无法适应频繁变化的工况，且不能通过制动回收能量，这些短板限制了其广泛应用。
目前，燃料电池车多采用 “燃料电池 + 电池（FC+B）” 或 “燃料电池 + 电池 + 超级电容器（FC+B+UC）” 的结构，但现有研究多单独关注能量管理或制动能量回收，前者可能导致辅助电源损耗，后者可能引发辅助电源过充，均影响车辆性能与寿命。为此，研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Results in Engineering》。
研究人员采用的关键技术方法包括：构建了燃料电池（选用低温质子交换膜燃料电池，PEMFC）、锂离子电池（采用 Rint 模型）、超级电容器（Maxwell 的 DuraBlue 系列）及车辆纵向动力学模型；通过 Advisor 软件二次开发，添加超级电容器模块，建立制动能量回收与能量管理模块；设计两个 Mamdani 型模糊控制器，分别用于能量管理（输入为车辆需求功率、超级电容器 SOC，输出为燃料电池前端 DC/DC 转换器输出功率）和制动能量回收（输入为制动强度、电池 SOC、车速，输出为电机制动比例系数）；在 NEDC 和 UDDS 工况下进行仿真，与单独能量管理、单独制动能量回收策略对比验证。
2. 动力系统建模
研究构建了由燃料电池、电池、超级电容器组成的混合动力源模型。燃料电池通过单向升压 DC/DC 转换器连接直流母线，作为主电源；电池直接连接直流母线，超级电容器通过双向 DC/DC 转换器连接直流母线，二者均为辅助电源。同时，建立了各组件的数学模型，如燃料电池的功率 - 效率模型、寿命衰减模型（考虑启停循环、负载快速变化等因素），电池的开路电压、内阻及功率限制模型，超级电容器的电流、SOC 与电压关系模型，以及车辆纵向动力学模型（分析滚动阻力、空气阻力等受力情况）。
3. 能量管理策略
设计了双输入单输出模糊控制器，输入为车辆需求功率（划分为 6 个模糊子集）和超级电容器 SOC（划分为 3 个模糊子集），输出为燃料电池前端 DC/DC 转换器的参考功率（划分为 7 个模糊子集），通过模糊规则实现能量动态分配，以稳定燃料电池输出，减少其功率波动。
4. 制动能量回收策略
基于理想制动力分配曲线（I 曲线）和 ECE R13 法规，确定前、后轮制动力分配原则，以保证制动安全性与稳定性。设计三输入单输出模糊控制器，输入为制动强度、电池 SOC、车速（均划分为 3 个模糊子集），输出为电机制动比例系数（划分为 4 个模糊子集），通过模糊规则优化再生制动与液压制动的比例，提升能量回收效率。
5. 仿真结果与分析
在 NEDC 和 UDDS 工况下，联合策略与单独能量管理（OE）、单独制动能量回收（OB）策略相比：燃料电池输出功率波动最小；氢消耗分别降低 16.59%（较 OB）和 10.99%（较 OB）；燃料电池寿命衰减率分别降低 58.68%（较 OB）和 64.63%（较 OB）；电池 SOC 略有下降，但整体提升了车辆经济性与燃料电池寿命。
研究提出的联合策略，通过整合能量管理与制动能量回收，利用模糊控制实现多能源动态协同，有效解决了燃料电池车面临的氢耗高、寿命短、制动能量回收效率低等问题。该策略不仅为燃料电池车的性能优化提供了新路径，还为混合动力系统的协同控制研究奠定了基础。未来，通过与其他控制算法对比、优化模糊控制参数及实车实验验证，有望进一步完善该策略，推动燃料电池车的商业化发展。
