燃料电池发动机指标权重与评分函数

燃料电池发动机指标权重与评分函数
选取14个关键指标对燃料电池发动机进行评价，它们分别涵盖了稳态性能，起动性能，动态性能以及安全性能。

报告首先利用层次分析法（AHP）得到各指标的权重值，随后确定了每个指标的评分函数，将各个指标的得分乘上其对应的权重再求和，便可以得到燃料电池发动机的综合得分。

一．指标权重的确定
1.层次结构图
指标层指标
2. 各层次指标权重
利用AHP法得到指标在各个分层次以及最后总排序的权重，再通过二次加权法对权重进行修正，最终得到14个性能指标的排序权重，如下表所示：
二．基本指标评分
1. 发动机额定工况效率
各台发动机测试时的额定工况加载功率不同，因此发动机额定工况下的指标也要做统一处理以使打分更为合理。

利用当量效率d η作为评价指标来评价发动机额定工况下的效率，即：
d η=1E ηλ⨯ 其中：10
E
E P P λ=
式中E η为实测发动机在额定工况下的效率，E P 为发动机实测额定功率值，
0E P 为标定额定功率值（此处取55KW ）
额定工况当量效率指标的基本得分区间：
根据得分区间得到当量效率指标的评分函数为：
32
2
400.0677.188250.4462893()0.40836.735726.531
100x x x F x x x ⎧⎪-+-+⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
⎪⎪⎭⎪
⎪⎬⎫≥<≤<≤<454538383030x x x x 评分函数形如下图：
25
3035
404550
304050607080
90100
110指标值(%)
得分值
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。

指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
32
2400.03 3.1106.751185()1002400
100x x x F x x x ⎧⎪-+-⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
353545455050x x x x <⎫⎪≤<⎪
⎬≤<⎪⎪≥⎭
3. 功率评分
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。

12()E P P sign λλ=⨯⨯； 其中10
E
E P P λ=
max 21E P P λ=-
式中E P 为发动机实测额定功率值，0E P 为标定额定功率值（此处取55KW ），max P 为发动机实测峰值功率值。

且当2λ>0时，2()sign λ=1；当2λ=0时，2()sign λ=0 当量功率指标的基本得分区间：
当量功率指标的评分函数：
32
2
200.00190.01217.354181.68()0.8882320
100x x x F x x x ⎧⎪+-+⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
353550505555x x x x <⎫
⎪≤<⎪
⎬≤<⎪⎪≥⎭
4.发动机额定功率密度评分
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
32
2
402.267040.127322.91375()0.0069 3.61369.44
100e x x x F x x x ⎧⎪--+-+⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
150150200200260260x x x x <⎫⎪≤<⎪
⎬≤<⎪⎪≥⎭
5. 电堆峰值功率密度
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
32
2
401.185050.0142 5.33680()0.0009 1.0667220
100e x x x F x x x ⎧⎪--+-+⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
300300450450600600x x x x <⎫
⎪≤<⎪
⎬≤<⎪⎪≥⎭
6. 氢气利用率评分
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
32
2
400.0010.013118.1895.82()0.2547.52156
100x x x F x x x ⎧⎪+-+⎪=⎨-+-⎪⎪⎩
757585859595x x x x <⎫⎪≤<⎪
⎬≤<⎪⎪≥⎭
7. 10％PE 到90％PE 热态响应时间
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1000.8880
()8.9170.416200
40x x F x e x x x ⎧⎪-++⎪=⎨--+-+⎪⎪⎩
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫
≥<≤<≤<2020101055x x x x
8. 0％PE 到50％PE 热态响应时间
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1003.7522.566.25
()0.0437 2.18733.586203.73
40x x F x x x x ⎧⎪-++⎪=⎨-+-+⎪⎪⎩
33551212x x x x <⎫⎪≤<⎪⎬≤<⎪⎪
≥⎭
9. 额定功率热起动时间
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1000.2655
()0.00590.4447.11187.41
40x x F x x x x ⎧⎪-++⎪=⎨-++⎪⎪⎩
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫≥<≤<≤<404025251515x x x x
10. 怠速冷起动时间
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1000.408 2.44996.327
()0.00170.279410.794161.6940x x F x x x x ⎧⎪-++⎪=⎨-+-+⎪⎪⎩
⎪⎪
⎭⎪⎪⎬⎫≥<≤<≤<2525101033x x x x
11. 怠速热起动时间
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1008.8926.6780
() 1.3216 4.4453.3320040x x F x e x x x ⎧⎪-++⎪=⎨--+-+⎪⎪⎩
⎪⎪
⎭⎪⎪⎬⎫
≥<≤<≤<66335.15.1x x x x
12. 发动机噪声
指标的基本得分区间：
指标的评分函数：
2
32
1000.8140.86095
()0.093 3.083341.251259640x x F x x x x ⎧⎪-++⎪=⎨-+-+⎪⎪⎩
88889393105105x x x x <⎫⎪≤<⎪⎬≤<⎪
⎪≥⎭
13. FCE 泄露性评价
合格（100分）：满足要求 不合格（0分）：泄漏量超标
14. FCE 绝缘性评价
合格（100分）：绝缘电阻大于1兆欧 不合格（0分）：绝缘电阻小于1兆欧。