目前制約燃料電池汽車大規(guī)模商業(yè)化的主要原因是成本高,成本可分為制造成本和使用成本,降低制造成本有賴于制造工藝的改進(jìn)以及廉價材料的開發(fā)應(yīng)用,而降低使用成本則需要良好的動力系統(tǒng)配置以及高效的控制系統(tǒng)。燃料電池汽車控制系統(tǒng)中,空氣供給控制系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)最為重要且密切相關(guān),對燃料電池汽車成本和性能起著關(guān)鍵性的作用,本文對兩者進(jìn)行了整體性的研究,旨在提高系統(tǒng)使用壽命和運(yùn)行效率,從而降低使用成本。本文圍繞空氣供給控制系統(tǒng)方面,在Matlab/Simulink中建立了燃料電池系統(tǒng)模型,其中包括電堆模型和輔助系統(tǒng)（BOP）模型,輔助系統(tǒng)模型以空氣供給系統(tǒng)模型為主。本文將“雙電層”效應(yīng)考慮在內(nèi),提高了電堆模型精度;將空壓機(jī)DC/DC考慮在內(nèi),利用SimPowerSystems工具箱建立了適合于整車動力系統(tǒng)電氣仿真的燃料電池系統(tǒng)模型;設(shè)計了一種基于最優(yōu)氧氣過量比的開環(huán)+PI并行控制系統(tǒng),然后結(jié)合空氣供給控制系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)的耦合關(guān)系對控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,提出將燃料電池實際輸出電流作為反饋信號引入控制系統(tǒng)之中,構(gòu)成開環(huán)+雙閉環(huán)式的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明系統(tǒng)動態(tài)性能得到了改善,“氧氣匱乏”得到了... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 燃料電池建模研究現(xiàn)狀
        1.2.3 空氣供給系統(tǒng)控制研究現(xiàn)狀
        1.2.4 能量管理研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 燃料電池電堆建模
    2.1 燃料電池工作原理
    2.2 燃料電池電堆模型
        2.2.1 電壓模型
        2.2.2 陰極模型
        2.2.3 膜水傳遞模型
        2.2.4 陽極模型
        2.2.5 電堆效率
    2.3 本章小結(jié)
第三章 空氣供給系統(tǒng)控制
    3.1 空氣供給系統(tǒng)建模
        3.1.1 空氣供給系統(tǒng)模型
        3.1.2 其他輔助系統(tǒng)模型
    3.2 空氣供給系統(tǒng)控制策略
        3.2.2 基于最優(yōu)氧氣過量比的開環(huán)控制
        3.2.3 開環(huán)+PI并行控制
    3.3 實際過程仿真與分析
    3.4 基于實際電流反饋的控制優(yōu)化
    3.5 控制系統(tǒng)效率分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 能量管理策略
    4.1 整車動力系統(tǒng)建模
        4.1.1 DC/DC模型
        4.1.2 動力電池模型
        4.1.3 電機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)模型
        4.1.4 汽車縱向動力學(xué)模型
    4.2 能量管理策略整體設(shè)計
        4.2.1 設(shè)計指標(biāo)
        4.2.2 狀態(tài)劃分
        4.2.3 控制策略流程
    4.3 控制策略
        4.3.1 需求功率計算模塊
        4.3.2 動力電池管理模塊
        4.3.3 燃料電池管理模塊
        4.3.4 電機(jī)功率控制模塊
    4.4 仿真與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展?fàn)顩r與未來展望[J]. 儲鑫,周勁松,劉東華,周康寧.  汽車實用技術(shù). 2019(04)
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[5]低溫質(zhì)子交換膜燃料電池自增濕膜電極研究進(jìn)展[J]. 池濱,葉躍坤,江世杰,廖世軍.  電化學(xué). 2018(06)
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[7]氫燃料電池的制氫技術(shù)與儲氫系統(tǒng)研究[J]. 譚樂樂.  交通節(jié)能與環(huán)保. 2018(06)
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博士論文
[1]影響燃料電池壽命的動態(tài)響應(yīng)分析及經(jīng)濟(jì)性評價[D]. 陳會翠.清華大學(xué) 2015
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)建模及其控制方法研究[D]. 李奇.西南交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]車用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)氫氣回路控制[D]. 洪凌.浙江大學(xué) 2017
[2]燃料電池汽車混合動力系統(tǒng)及其能量管理研究[D]. 陳禹.湘潭大學(xué) 2015
[3]車用燃料電池發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)研究[D]. 方川.清華大學(xué) 2014
[4]燃料電池DC-DC變換器建模與控制[D]. 沈燁燁.浙江大學(xué) 2014
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池供氣系統(tǒng)控制策略研究[D]. 張浩琛.蘭州理工大學(xué) 2013
[6]質(zhì)子交換膜燃料電池控制策略研究[D]. 朱星光.西南交通大學(xué) 2013
[7]燃料電池氣體供給系統(tǒng)控制研究[D]. 肖坤.武漢理工大學(xué) 2013
[8]燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與控制算法研究[D]. 林煥新.華南理工大學(xué) 2011



本文編號：3533500