本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)阻檢測的PEMFC溫濕度特性及控制規(guī)則研究

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【摘要】：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于環(huán)境友好等優(yōu)點,被稱為“最有前景的車載能量轉(zhuǎn)化裝置”,成為新研究熱點。PEMFC研究涉及到電化學(xué)、材料學(xué)、自動控制等多學(xué)科知識,PEMFC電堆控制系統(tǒng)是非線性強耦合系統(tǒng),堆內(nèi)溫濕度環(huán)境決定了電堆的輸出特性。堆內(nèi)溫濕度因電堆密封性難以直接測量,外部參數(shù)并不能表征電堆內(nèi)部實際工況。選取合適的電堆特性參數(shù)作為控制指標(biāo)是保證電堆控制效果、對溫濕度操作條件解耦的關(guān)鍵,而電堆控制變量調(diào)節(jié)是實現(xiàn)溫濕度解耦控制的重要一環(huán)。溫濕度變化是電堆內(nèi)阻變化的根本原因,內(nèi)阻作為電堆表征參數(shù)是導(dǎo)致外部輸出性能的根本原因。目前內(nèi)阻測試方法眾多,但大多不能滿足現(xiàn)有在線測量及精確度要求,且部分方法對電堆損傷極大。根據(jù)同期課題研究成果,基于改進型EIS法可準(zhǔn)確測量得到堆內(nèi)各內(nèi)阻參數(shù),通過內(nèi)阻與溫濕度操作條件間特性關(guān)系,建立機理模型。采取傳統(tǒng)解耦方法雖能實現(xiàn)部分控制變量間的解耦,但對涉及眾多控制變量及復(fù)雜變化特性的溫濕度解耦顯得過于繁瑣,并不適用。本文針對傳統(tǒng)方法研究電堆操作條件耦合性存在的不足,以水冷型電堆作為研究對象,以相關(guān)度系數(shù)為新切入點、以檢測內(nèi)阻代替檢測外部參數(shù),根據(jù)電堆內(nèi)阻、溫濕度操作條件及控制變量機理特性,通過研究變量間相關(guān)度參數(shù)、分析電堆控制變量與操作條件間的機理關(guān)系及實驗數(shù)據(jù),研究了電堆操作條件之間、控制變量之間及其之間復(fù)雜耦合關(guān)系,確定了電堆在不同輸出特性階段的主輔控變量,建立了電堆內(nèi)阻模型及水熱管理機理模型,確定了不同輸出階段下最優(yōu)溫濕度操作條件、溫濕度調(diào)節(jié)基本原則;通過實驗驗證了模型的可行性,結(jié)果表明該模型能夠?qū)崿F(xiàn)電堆溫濕度解耦,模型是正確的、可行的;同時認(rèn)識到相關(guān)度研究過程與模糊控制器設(shè)計過程的相似性,提出了一種基于相關(guān)度的改進隸屬度函數(shù)的模糊控制方法。
【學(xué)位授予單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4

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本文編號：1284982