A performance simulator for the fuel cell hybrid electric vehicle (FCHEV) is developed to evaluate the potentials of hybridization for fuel cell electric vehicle. Dynamic models of FCHEV's electric powertrain components such as fuel cell stack, battery, traction motor, DC/DC converter, etc. are obtained by modular approach using MATLAB SIMULINK. In addition, a thermodynamic model of the fuel cell is introduced using bondgraph to investigate the temperature effect on the vehicle performance. It is found from the simulation results that the hybridization of fuel cell electric vehicle (FCEV) provides better hydrogen fuel economy especially in the city driving owing to the braking energy recuperation and relatively high efficiency operation of the fuel cell. It is also found from the thermodynamic simulation of the FCEV that the fuel economy and acceleration performance are affected by the temperature due to the relatively low efficiency and reduced output power of the fuel cell stack at low temperature.
In this paper, Cell voltage monitoring method is studied for fault detection of PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) for FCEV(fuel cell electric vehicle). To measuring several hundred of cells in fuel cell stack, The demanded feature of hardware and software is studied and several types are analysed. Finally, $3.26\%$ maximum measuring error is acquired and verified experimentally.
The power conversion system for Fuel Cell Electric Vehicle(FCEV), technical trend, and a various type of Fuel Cell and its characteristics are presented. Especially, this paper is focused on the control methods of power conversion devices applied for the Fuel Cell Electric Vehicle, configuration of power system and operation mode of the bidirectional DC/DC converter. The prevalent topology for the power conversion systems, simulation results and development a tendency of FCEV and it's market investigations are introduced.
This paper presents the sliding mode observer of an induction motor for the fuel cell electric vehicles. The exact rotor flux estimation of the induction motor is important for achieving the best performance from the fuel cell electric vehicle system. However, the flux estimator of the induction motor control is highly sensitive to the voltage sensor output characteristics and system parameter variation influenced by external factors. In order to eliminate these problems, this paper investigates the electric vehicle performance due to parameter variation of the induction motor. A new method to estimate the fuel cell electric vehicle system is proposed based on the sliding mode observer.
The growing concerns on environmental protection have been constantly demanding cleaner and more energy efficient vehicles without compromising any conveniences provided by the conventional vehicles. The recent significant advances in proton-exchange-membrane (PEM) fuel cell technology have shown the possibility of developing such vehicles powered by fuel cells. Several prototype fuel cell electric vehicles (FCEV) have been already developed by several major automotive manufactures, and all of the favorable features have been demonstrated in the public roads. FCEV is essentially a zero emission vehicle and allows to overcome the range limitation of the current battery electric vehicles. Being motivated by the laboratory and field demonstrations of the fuel cell technologies, variety of fuel cell alliances between fuel cell developers, automotive manufactures, petroleum companies and government agencies have been formed to expedite the realization of commercially viable FCEV. However, there still remain major issues that need to be overcome before it can be fully accepted by consumers. This paper describes the current fuel cell vehicle development status and the staggering challenges for the successful introduction of consumer acceptable FCEVS.
Hyundai Motor Company has made an effort to develop fuel cell electric vehicle and its subsystem in recent years. This paper deal with the development of electric drive system applied to Hyundai's fuel cell electric vehicle. This system is composed of three main components such as motor, inverter and DC/DC converter. The specifications of each system is introduced briefly and experimental result of its main components is presented. In addition, we introduce the development status of power semiconductor device, film capacitor, inductor and permanent magnet.
The characteristics of electric current for the voltaic cell are important for electric power applications. In this paper, an electrical equivalent model consist of three resisters and a capacitance for the Cu/NaCl solution/Zn electrochemical cell is proposed. The capacitance which exists in the Zn electrode/electrolytic interface increased according to Zn electrode area, but cannot affect almost in electric current. Complex impedance plot was used to analysis the interface effect for Zn/electrolyte. This result shows that the interface is similar with the electric transmission line. The short current measurements were conducted to investigate the effects of hydrogen peroxide, the watery sulfuric acid and NaCl aqueous solution. As the hydrogen peroxide increased, the electric current increased because the hydrogen gas being converted with the water. Also electric current increased significantly with increase of the hydrogen ion with the watery sulfuric acid and increased with increase of $Na^+$ ion and $Cl^-$ion in the NaCl electrolyte.
A powered system with fuel cell is regarded as a high current and low voltage source. Effects of the loads on the electrical power source are important to optimize the integrated power system. The design parameters of the system should be chosen by taking into account the characteristics of the fuel cell, so the costs of the power system at given operating conditions can be reduced. Furthermore, the dynamics characteristic of the system is crucial to acquire performance in applications, particularly interactions between loads and the fuel cell system. Currently, no integrated simulation has been approached to analyze interrelated effects. Therefore, the dynamic models of power conversion system with a PEM fuel cell that includes the PEM fuel cell stack, DC/DC converter and associated controls is developed. Electric lads for the system are derived by using a power theory that separates a load current into active, reactive, distortion or a mixed current component. Dependency of the DC capacitor on the loads are analyzed.
A numerical stack model has been developed to predict the temperature at a constant-load operation of molten carbonate fuel cell stacks. For the validity of the model, the simulated results with several boundary conditions were compared in the cell temperature data obtained from 75 kW class MCFC stack operation. It was shown that the simulated results with the existing boundary condition, which the stack outlet temperature was fixed at $650^{\circ}C$, didn't match well with the measured data. On the other hand, the stack model with the outlet temperature modified by the outlet manifold temperature measured from the stack under several electric loads was found to explain the measured cell temperature distribution well. The results show that the model can be used to predict the cell temperature distribution in the stacks by the measurement of the manifold outlet temperature.
본 논문에서는 IPS모드의 액정 셀에서 전압에 따른 액정 거동을 수치 해석적으로 계산하는 방법을 보고한다. 액정 거동을 해석하기 위해 복잡한 구조에 적용이 용이한 3차원 유한 요소법을 사용하여 액정 셀 내부의 전압 분포와 전계 분포를 계산하였다. 전기 에너지와 액정 분자의 탄성 에너지로 이루어지는 액정 셀 내부의 자유에너지 밀도를 고려하였으며, 에릭슨-레슬리(Ericksen-Leslie) 방정식과 라플라스(Laplace) 방정식을 해석함으로서 액정 셀의 스위칭 특성을 계산하였다. 24㎛×12㎛×4.5㎛ 사이즈의 IPS 모드 액정 셀에 대하여 1,859개의 노드와 8,640개의 사면체 요소를 생성하여 16ms까지 과도 해석하였다. 그 결과, 전극 위 부분을 제외한 영역에서 횡방향의 전계가 형성되었고, 전극 위 영역에서 전경선(disclination)이 발생하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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