燃料电池作为一种高效、无污染的新型能源,因其清洁、低噪声、运行周期长以及能量转换效率高等特点,被世界范围内许多专家学者予以极高的关注度。然而燃料电池自身功率密度低,电气输出特性软以及对负载突变响应明显滞后,其单独作为供电能源时,输出电压波动较大,供电可靠性不高。在实际应用中,需要增设直流变换器和相应的辅助储能电源,组成燃料电池混合供电系统,有效利用接入的辅助储能系统,通过其动态适应能力改善供电系统的灵活性,达到了延长燃料电池使用周期的效果。直流变换器的接入也拓展了能量源的有效供电范围,保证燃料电池系统高效稳定地提供电能。首先建立以燃料电池为主要能量源,超级电容(Supercapacitor,SC)为辅助储能系统的混合供电系统,均通过DC/DC直流变换器与直流母线相连接,在能量源有效范围内进行输出,避免了大幅度能量波动对供电装置造成不可逆损伤。超级电容快速的功率响应以及其高功率密度特性弥补了燃料电池在性能上的不足。针对本文提出的燃料电池混合供电系统,进行能量管控,利用基于规则的能量管理策略优化混合供电系统的功率输出响应以及提高可用能量的转换效率,提高供电系统的经济性和供电可靠性。然后提出一种在单位运行周期内通过辅助储能系统荷电状态(State Of Charge,SOC)以及负荷侧的需求变化来确定目标功率值的能量管理策略,该策略基于规则模糊逻辑理论,根据负载需求功率和超级电容荷电状态的隶属函数以及IF-THEN规则对燃料电池的功率进行分配,使得供电系统快速作用于负载的变化,避免在某段时间内无法满足负荷侧的需求功率,保证了系统的供电可靠。其次利用状态机能量管理策略,在混合供电系统控制层面,以状态机为基础,合理划分三个超级电容的SOC工作区间,在不同工作区间,结合负荷侧需求功率的变化范围,确定燃料电池的期望输出功率,规划出系统的不同运行状态,并与实际运行工况下的SOC和负载需求功率相比较,最后依据所提状态规则对燃料电池系统的输出功率进行调节。最后,为验证理论分析,论文在MATLAB/Simulink平台上搭建了燃料电池混合供电仿真模型,分别利用模糊控制策略和状态机控制策略对系统进行能量分配,并依次与PI控制下的能量管理结果进行比较,仿真结果表明该供电系统对负载需求功率的调节作用,避免了储能介质在整个工作期间出现过充电或过放电现象,达到延长燃料电池使用寿命的目的,验证了针对燃料电池混合供电系统所提两种能量管理策略的正确性。