PEM燃料电池用空压机多参数多目标优化

张　良，　许思传，　万　玉(1.同济大学汽车学院，上海201804；2.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)

PEM燃料电池用空压机多参数多目标优化

张良1,2，许思传1,2，万玉1,2
(1.同济大学汽车学院，上海201804；2.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)

为获得适用于燃料电池汽车的高压比、小体积、高效率离心空压机，将均匀设计法、神经网络模型、多目标遗传算法同三维数值模拟相结合，提出了一种离心空压机多目标优化方法。以静压比和效率为优化目标，在额定工况下，对燃料电池高速离心空压机叶轮结构进行优化设计。通过台架实验对三维仿真模型的精确度进行验证，并对优化后的叶轮进行了三维仿真分析。仿真结果表明，优化后叶轮的流动性能得到改善，等熵效率和静压比分别提高4.3％和3.2％，叶轮出口速度更加均匀，验证了该离心空压机多目标优化方法的有效性。

燃料电池；离心空压机；遗传算法；神经网络；数值模拟；多目标优化

随着石油资源枯竭和环境污染的日益严重，燃料电池等新能源汽车凭借无污染和运行平稳等优势，得到越来越多的重视。空压机需要为燃料电池汽车提供足量空气，以满足燃料电池系统的运行要求，因此空压机需要具备体积小、质量轻、良好的瞬态响应、低噪声和能够提供连续且气体压力波动小的空气等优点[1-2]。

离心空压机具有小体积、低质量、高效率和可以通过超高转速实现大流量等优点，能够满足燃料电池的要求。然而在燃料电池动力系统中，空气压缩机消耗的功率可以占到燃料电池输出功率的13％，且90％的系统寄生功率都来源于空压机[3]。……