近日，輪機工程學院大連市船舶綠色動力與高效熱管理重點實驗室在氫能驅動船舶混合動力系統多能流調控方面取得進展，相關研究成果以“Electric-Thermal-Gas Synergistic Dynamics in PEMFC-LIB Hybrid Systems for Hydrogen Ships: A Multi-Scale Evaluation Framework”為題發表于eTransportation（影響因子15.1）。這是我校以唯一通訊單位在該期刊發表的第一篇研究論文，eTransportation是由交通電動化領域國際著名專家歐陽明高院士創刊建立，涵蓋電動汽車、電動機車、電動船舶、電動飛機等各種電動化交通運載工具，聚焦動力電池、燃料電池、電驅動、混合動力、充換電、智能控制、新能源基礎設施與智慧能源系統等核心技術，蟬聯全球交通科學技術領域的SCI學術期刊第1位。

隨著航運業對能源效率、可持續性和減排要求的逐步提升，低碳零碳動力船舶是目前主要研究方向。近些年，氫能驅動船舶已在多個國家進行了研制，成為研究熱點。此類船舶動力系統通常涉及燃料電池、鋰電池等多種能源形式，其運行過程中電、熱、氣等多物理場相互耦合作用，對系統性能和可靠性產生復雜影響。因此，建立能夠準確描述系統動態特性的模型，對于優化系統設計、保障安全運行以及實現高效能源管理至關重要。

為了提高質子交換膜燃料電池（PEMFC）與鋰電池（LIB）混合動力系統高效協同潛力，研究團隊構建了一維增強（1D+）多物理模型，耦合電、熱與氣體流動響應，提出基于相對變異指數（RVI）的響應評估方法，系統揭示了三種典型船舶動力系統工況下各物理域的動態特征與耦合關系。研究發現，不同物理域響應特性顯著差異，其中熱響應主導系統波動，電響應敏感性強，氣流行為與負載緊密耦合。各運行模式在能量協同、熱管理與穩定性方面呈現差異特征。

通過集成建模、分析和評估框架，勾勒出研究工作未來的應用前景，強調了跨系統多物理場交互的維度可擴展性、增強系統協同的異構能量耦合以及基于RVI的多物理場統一評估的度量體系，為氫能驅動船舶動力系統性能優化、系統電-熱-氣聯合故障診斷和智能能量管理策略的推進奠定了基礎，推動船舶能源系統綠色升級。

該論文通訊作者為輪機工程學院王哲副教授，該工作得到“十四五”國家重點研發計劃“氫能驅動典型船舶關鍵技術”項目的支持。

來源：輪機工程學院