004.942 :629.331 519.876.5

В статье решается задача повышения энергоэффективности гибридных силовых установок на основе топливных элементов и аккумуляторных батарей. Целью исследования является разработка адаптивной стратегии энергоменеджмента, позволяющей избежать работы топливного элемента в зонах низкой эффективности и продлить срок службы аккумулятора. Предложена имитационная модель гибридной системы на платформе MATLAB/Simulink, включающая протонно-обменный мембранный топливный элемент (PEMFC), литий-ионную аккумуляторную батарею, DC/DC-преобразователь, синхронный двигатель с постоянными магнитами и систему управления энергией. Научная новизна заключается в разработке адаптивного управления с разделением зон зарядового состояния аккумулятора (SOC): низкая (≤40%), средняя (40-80%) и высокая (≥80%) с гистерезисным переходом. Вклад авторов: Чжан Цзин - разработка имитационной модели и проведение вычислительных экспериментов; Сяо Гуйян - анализ данных и обобщение результатов. Эксперименты проведены на городском ездовом цикле. Му Яннань - руководство структурой научной работы. Результаты показали, что предложенная стратегия поддерживает SOC в диапазоне 40-80%, предотвращает перезаряд и глубокий разряд, а также обеспечивает работу топливного элемента преимущественно в зоне максимальной эффективности. Разработанная модель может быть рекомендована для геоинформационной поддержки при проектировании энергоустановок гибридных транспортных средств и мониторинге их эксплуатационных параметров.

The paper addresses the problem of improving the energy efficiency of hybrid power systems based on fuel cells and batteries. The aim of the study is to develop an adaptive energy management strategy that avoids fuel cell operation in low?efficiency zones and extends battery service life. A simulation model of the hybrid system is proposed using the MATLAB/Simulink platform, including a proton?exchange membrane fuel cell (PEMFC), a lithium?ion battery, a DC/DC converter, a permanent magnet synchronous motor, and an energy management system. The scientific novelty lies in the development of adaptive control with state?of?charge (SOC) zones: low (≤40%), medium (40-80%), and high (≥80%) with hysteresis transition. Author contributions: Zhang Jing - development of the simulation model and computational experiments; Xiao Guiyang - data analysis and results generalization. Experiments were conducted on an urban driving cycle. Mu Yannan - helped with the paper structure. The results show that the proposed strategy maintains SOC within the 40-80% range, prevents overcharge and deep discharge, and ensures fuel cell operation predominantly in the maximum efficiency zone. The developed model can be recommended for geoinformation support in designing hybrid vehicle power systems and monitoring their operational parameters.

преподаватель, Институт естественных наук, Хэйхэский университет

специалист, Народное правительство посeлка Ванъян города Тели

кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности Института естественных наук и техносферной безопасности, Сахалинский государственный университет

профессор, Институт естественных наук, Хэйхэский университет

Gao Z., Zhang J.Y., Jin D.H. Fuel Cell Hybrid System Design and Control Research. Tractor and Agricultural Transport Vehicle. 2024. V. 51. No. 6. Pp. 73-82. (in Chinese).

Guan L., Li D.J., Ji S.S. Structural Regulation and Performance Enhancement of Carbon Based Supercapacitors. Materials. 2025. V. 27. Article 312034.

Han E.F. Proton Exchange Membrane Fuel Cell Modeling and Validation. Value Engineering. 2025. V. 44. No. 4. Pp. 5-8. (in Chinese).

Haiyu G., Bifeng Y., Fei H.D. Optimization of Purge Strategy under Fuel Cell Startup Conditions Based on CFD Simulink Collaborative Simulation. Ionics. 2024. V. 30. No. 5. Pp. 2969-2987.

Li Y., Yun Z.T., Sun Q.S. Research Status of Key Technologies of Hydrogen Fuel Cell Vehicles. Internal Combustion Engine and Parts. 2024. No. 7. Pp. 134-136. (in Chinese).

Lin L.L., Chen Q.Y., Lyu J.P. Strategies for Improving Energy Conversion Efficiency of Hydrogen Fuel Cell Vehicles. Automotive Knowledge. 2025. V. 25. No. 3. Pp. 4-6. (in Chinese).

Mou L., Zou Y., Jiang H.M. Research Status, Existing Problems and Future Development Trends of New Energy Vehicles. Auto Maintenance Technician. 2024. No. 16. Pp. 81-82. (in Chinese).

Ren Z. Proton Exchange Membrane Fuel Cell Air Supply System Modeling and Control. Chongqing: Chongqing University of Technology. 2024. (in Chinese).

Singh M., Mittal A.P., Singh A.K. Heuristic Power Management of Hybrid Source Electric Vehicle Based on PV Battery PEMFC. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. V. 8. Pp. 80.

Singh M. Recent Advancement of Solid Oxide Fuel Cells towards Semiconductor Membrane Fuel Cells. Energy Materials. 2024. V. 40. Article 400012.

Wang Y., Ruiz Diaz D.F., Chen K.S. Materials, Technological Status, and Fundamentals of PEM Fuel Cells: A Review. Materials Today. 2020. V. 38. Pp. 300122.

Bi Y.S., Pei B.H., Yu P. Simulation Characteristic Analysis of Proton Exchange Membrane Fuel Cell. Henan Science and Technology. 2023. V. 42. No. 8. Pp. 50-56. (in Chinese).