發(fā)布時間：2021-02-10 22:22

　　從人類的發(fā)展進(jìn)程來看,能源是人類不斷進(jìn)步的根本。而在當(dāng)今社會,能源更是我們生活中必不可少的基本要素之一。燃料電池作為新型能源之一,有廣泛的應(yīng)用前景。但由于整個燃料電池系統(tǒng)的機理較復(fù)雜,為了其更加穩(wěn)定持久的工作,對能量管理系統(tǒng)的研究必不可少。本文在實驗室現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池的基礎(chǔ)上,從理論、設(shè)計以及樣機測試三個角度進(jìn)行了研究,設(shè)計了一套硼氫化鈉制氫燃料電池能量管理系統(tǒng)并實現(xiàn)了樣機。其中設(shè)計包括硬件方面和軟件方面。在理論方面,通過對質(zhì)子交換膜燃料電池和NaBH₄水解制氫技術(shù)工作原理的研究,總結(jié)出了4Na BH燃料電池的工作原理,并將其抽象成了三個狀態(tài),進(jìn)而設(shè)計了能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在硬件設(shè)計方面,本文從控制系統(tǒng)和能電源管理系統(tǒng)的角度完成了對主控芯片、溫度控制模塊、壓力控制模塊、人機交互模塊、穩(wěn)壓電路、充電電路以及電源切換電路的設(shè)計。此外,對穩(wěn)壓電路的降壓轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了研究,優(yōu)化后轉(zhuǎn)換效率得到了顯著的提升,到5V和3.3V的降壓分別提高了1.4倍和2.5倍。同時,電路板的集成化也是研究的一方面,優(yōu)化后整個電路板面積縮小了40.27%。在軟件方面,根據(jù)能量管理系統(tǒng)的功... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硼氫化鈉制氫燃料電池
        1.2.2 氫氧燃料電池控制系統(tǒng)
        1.2.3 自供氫燃料電池系統(tǒng)商業(yè)化現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析
    1.3 課題的目的及意義
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 硼氫化鈉制氫燃料電池能量管理系統(tǒng)原理
    2.1 引言
    2.2 硼氫化鈉制氫燃料電池工作原理
        2.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理
        2.2.2 空氣自呼吸PEMFC工作原理
        2.2.3 硼氫化鈉水解制氫原理
        2.2.4 硼氫化鈉制氫燃料電池
    2.3 硼氫化鈉制氫燃料電池能量管理系統(tǒng)工作原理
        2.3.1 硼氫化鈉制氫燃料電池系統(tǒng)
        2.3.2 能量管理系統(tǒng)架構(gòu)
        2.3.3 控制系統(tǒng)原理
        2.3.4 電源管理系統(tǒng)原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 硼氫化鈉制氫燃料電池能量管理系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)
        3.2.1 主控芯片的選擇及電路設(shè)計
        3.2.2 溫度控制模塊
        3.2.3 壓力控制模塊
        3.2.4 人機交互模塊
    3.3 電源管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)
        3.3.1 穩(wěn)壓電路的設(shè)計
        3.3.2 充電以及電源切換電路的設(shè)計
    3.4 本系統(tǒng)在硬件電路上對舊系統(tǒng)的優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第4章 硼氫化鈉制氫燃料電池能量管理系統(tǒng)軟件設(shè)計實現(xiàn)以及樣機測試
    4.1 引言
    4.2 狀態(tài)分析及底層驅(qū)動設(shè)計
        4.2.1 系統(tǒng)狀態(tài)分析
        4.2.2 各驅(qū)動模塊設(shè)計
    4.3 嵌入式實時操作系統(tǒng)
        4.3.1 FreeRTOS的移植與裁剪
        4.3.2 任務(wù)劃分及各任務(wù)交互流程
    4.4 本系統(tǒng)在軟件上對舊系統(tǒng)的優(yōu)化
    4.5 樣機的測試與分析
        4.5.1 排氣閥和排液閥測試
        4.5.2 風(fēng)扇溫度控制測試
        4.5.3 蠕動泵燃料控制測試
        4.5.4 電池組性能測試
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空氣自呼吸質(zhì)子交換膜燃料電池最新研究進(jìn)展[J]. 熊子昂,舒婷,田新龍,黨岱,廖世軍.  化工進(jìn)展. 2014(08)
[2]硼氫化鈉水解制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 張翔,孫奎斌,周俊波.  無機鹽工業(yè). 2010(01)
[3]硼氫化鈉制氫技術(shù)在質(zhì)子交換膜燃料電池中的研究進(jìn)展[J]. 王玉曉.  化工進(jìn)展. 2009(12)
[4]基于硼氫化鈉制氫燃料電池供氫系統(tǒng)設(shè)計[J]. 肖慧,李勇,歐元賢.  華東電力. 2009(04)
[5]燃料電池汽車供氫新技術(shù)——硼氫化鈉水解制氫[J]. 潘相敏,馬建新.  天然氣化工. 2003(05)

碩士論文
[1]基于氫氣發(fā)生器的微型燃料電池系統(tǒng)[D]. 劉天慧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池測控系統(tǒng)研究[D]. 高一方.西南交通大學(xué) 2017
[3]氫氧燃料電池智能控制系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 李明.蘭州交通大學(xué) 2014
[4]直接甲醇燃料電池的一維數(shù)學(xué)模型[D]. 康明艷.天津大學(xué) 2006



本文編號：3028073