燃料电池发动机基本性能评价Word文件下载.docx
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b.
考虑到稳态性能指标比较多，因此在进行指标两两比较之前有必要先对其进行一个初步的权重排序。
对于一台发动机来说，稳定运行状态下所能发出的功率是衡量它好坏最重要的一个指标，这里用发动机的额定功率值来评价功率指标；
其次就是发动机的稳态效率，由于FCV在实际中经常在常用工况下行驶，因此常用工况下的效率要比额定工况效率稍微重要一些；
再次就是功率密度，最后是氢气利用率和噪声，而氢气利用率要比噪声稍微重要一些。
稳态性能指标的重要性由高到低排序如下表所示：
重要性排序
3
4
5
6
7
稳态指标
FCE功率
FCE常用工况效率
FCE额定功率效率
FCE额定功率密度
电堆峰值功率密度
电堆氢气利用率
FCE噪声
根据重要性的初步排序，得到稳态性能指标两两比较的结果如下所示：
B:
燃料电池发动机稳态性能
发动机额定功率
发动机常用工况效率
发动机额定功率效率
发动机额定功率密度
电堆最大氢气利用率
发动机噪声
1/3
1/4
1/5
求解过程矩阵B的最大特征值和它对应的特征向量，得到
，x=[0.3340.21790.13240.13240.08540.05480.043]
一致性指标C.R=0.0209<
=0.10，该判断矩阵B具有很好的一致性。
稳态性能性能指标
权重
0.334
0.2179
0.1324
0.0854
0.0548
0.043
c.起动性能指标两两比较的结果如下所示：
C:
额定功率热起动时间
怠速热起动时间
怠速冷起动时间
，x=[0.29700.53960.1634]
=0.10，该判断矩阵C具有很好的一致性。
0.2970
0.5396
0.1634
d.动态性能指标两两比较的结果如下所示：
D:
10％PE到90％PE热态响应时间
0％PE到50％PE热态响应时间
，由此算得，x=[0.3330.667]
C.R=0<
0.1，因此判断矩阵D也满足一致性要求。
0.333
0.667
e.常规性能指标两两比较的结果如下所示：
E:
发动机绝缘性
发动机气密性
，由此算得，x=[0.50.5]
0.1，因此判断矩阵E也满足一致性要求。
0.5
得到指标各层次的权重值，如下表
准则层指标
指标层性能指标
总排序权重
0.132
0.0441
0.218
0.0726
0.055
0.0183
0.085
0.0285
0.1113
0.0143
0.297
0.0495
0.540
0.09
0.163
0.0272
0.0555
0.1111
二．基本指标评分
1.发动机额定工况效率
发动机型号
SL-5
SL-6
SL-7
XD-14
XD-15
XD-16
XD-17
SL-8
发动机额定效率
46.57%
44.23%
42.14%
41.27%
40.93%
38.77%
35.72%
41.8%
对应的电堆功率
44.38
49.94
57.31
52.57
61.05
60.53
60.22
63.64
对应的发动机功率
41.26
46.07
51.72
47.42
56.06
55.99
55.68
57.23
注：
XD-115-14额定功率要求55kw，按照45kw测试，无峰值功率。
SL-115-5额定功率要求55kw，按照40kw测试，无峰值功率。
SL-115-6额定功率要求55kw，按照45kw测试，无峰值功率。
SL-115-7额定功率要求55kw，按照50kw测试，无峰值功率。
测试用FCE都是按额定功率为55kw出厂的同一级别发动机，但是由于各自性能优劣不同，一些发动机的额定工况加载功率低于55kw，它们对应额定工况下的指标也要做统一处理以使打分更为合理。
因此利用当量效率来评价发动机额定工况下的效率，即：
=其中：
式中为实测发动机在额定工况下的效率，为发动机实测额定功率值，为标定额定功率值（此处取55KW）
发动机当量效率值
得分值
45%—
100
40%—45%
90—100
38%—40%
80—90
30%—38%
40—80
—30%
40
●确定评分函数。
评分函数由上下两段组成，X为指标值，F（x）为该指标的得分值。
上半段：
原则：
＝45%为100分，38%为80分。
发动机额定功率效率在38%的得分要拉开档次。
构造函数：
求解系数：
，解得a=-0.408,b=36.735,c=-726.531
下半段：
原则：
＝30%为40分，38%为80分。
另外还要保证在节点x=38处，上，下半段函数的值与斜率相等，以保证分段函数连续。
，解得m=-0.067，n=7.188，p=-250.446,q=2893
综上，得到额定效率的评分函数为：
最后得分如下
FCE额定效率
34.94%
38.55%
39.63%
35.58%
41.72%
39.47%
36.16%
43.48%
60.25
83.02
88.23
64.51
95.61
87.52
68.39
99.06
2.发动机常用工况效率
常用工况定义为，发动机净输出功率为25kw时的工况。
51.73%
42.3%
46.76%
45.39%
48.98%
45.62%
48.12%
50.73%
25.89
26.41
25.86
28.93
25.71
26.84
25.99
24.58
25.28
24.29
26.88
24.27
25.49
24.64
24.46
50%—
45%—50%
75—100
35%—45%
40—75
—35%
●上半段：
=50%为100分，45%为75分。
大多数燃料电池发动机常用工况下的效率在45%左右，所以在45%附近的效率得分要拉开档次。
，解得a=-1,b=100,c=-2400
●下半段：
=35%为40分，45%为75分。
另外还要保证在节点x=45处，上，下半段函数的值与斜率相等，以保证分段函数连续。
，解得m=0.03，n=-3.1，p=106.75,q=-1185
综上，得到常用工况效率的评分函数为：
发动机效率
54.34
89.5
78.75
98.96
80.82
96.47
3.功率评分
功率的评分以发动机额定功率与峰值功率为依据。
发动机额定功率（KW）
发动机峰值功率（KW）
61.92
59.82
59.28
同额定工况效率评价类似，定义当量功率P作为评价指标，它同时也考虑了发动机的峰值功率值。
如果FCE做没有过载（峰值）功率测试，则P=0。
；
其中
式中为发动机实测额定功率值，为标定额定功率值（
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