【摘要】：傳統(tǒng)燃油汽車大量的生產(chǎn)與使用導(dǎo)致了化石能源的日益減少,對生態(tài)環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重。燃料電池汽車以其高效率、零排放的優(yōu)勢成為新能源汽車發(fā)展的重要方向之一。由鋰電池作為輔助動力源的車載甲醇水蒸氣重整在線制氫燃料電池混合動力系統(tǒng),有助于彌補(bǔ)常用儲氫式燃料電池的高壓儲氫密度低、瞬態(tài)功率響應(yīng)慢、輸出峰值功率有限且無法回收再生制動能量等不足。本文研究了甲醇重整制氫燃料電池/鋰電池混合動力系統(tǒng)的建模與控制。利用鋰電池能量密度高、循環(huán)壽命長、放電電流大的特性,結(jié)合甲醇重整制氫氫碳比高、成本低、安全性好的優(yōu)勢,解決高壓儲氫式燃料電池貯氫效率低、需求響應(yīng)速度慢和能量單一流動等問題。為了使燃料電池盡可能地工作在高效穩(wěn)定的工作區(qū)域,利用自適應(yīng)反演滑�？刂瓶焖夙憫�(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)基于狀態(tài)機(jī)能量管理策略的自適應(yīng)反演滑模電流與電壓控制器,實(shí)現(xiàn)燃料電池電源的功率分配。本文首先依據(jù)甲醇重整制氫的反應(yīng)機(jī)理,考慮水醇比、燃料流速和重整溫度對甲醇重整反應(yīng)過程的影響,在半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上利用氫選擇透過性膜擴(kuò)散方程和等效電路法建立甲醇重整制氫燃料電池模型;基于DC//DC變換器的工作原理以及鋰電池的充放電特性,采用MATLAB/Simulink已有的庫函數(shù)建立甲醇重整制氫燃料電池/鋰電池混合動力系統(tǒng)模型。根據(jù)車輛動力學(xué)理論建立汽車縱向動力學(xué)模型并進(jìn)行燃料電池混合動力系統(tǒng)的參數(shù)匹配。然后,在MATLAB/Simulink中建立甲醇重整制氫燃料電池/鋰電池混合動力系統(tǒng)驅(qū)動模型,并進(jìn)行了控制仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用自適應(yīng)反演滑�？刂评碚�,基于李雅普諾夫穩(wěn)定性規(guī)則選擇滑模面,設(shè)計(jì)干擾觀測器并求解自適應(yīng)控制律.,設(shè)計(jì)了基于狀態(tài)機(jī)能量管理策略的電流控制器,實(shí)現(xiàn)了混合動力系統(tǒng)在不同汽車運(yùn)行工況下驅(qū)動與制動的可持續(xù)性。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該控制器對燃料電池電流的追蹤響應(yīng)速度快,追蹤精度高,抗干擾能力強(qiáng),且混合動力系統(tǒng)在不同工況下燃料電池功率輸出穩(wěn)定、切換平滑,提高了燃料電池的耐久性。
【圖文】：

圖１－１技術(shù)路線圖逡逑１．６課題來源逡逑本課題來源于福建省科技廳項(xiàng)目（項(xiàng)目號：２０１７Ｎ００１３）“基于農(nóng)作廢棄物逡逑氣化調(diào)控的固體氧化物燃料電池研宄”和福建省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（項(xiàng)目號：逡逑２０丨７Ｊ１０６９０）邋“車用變結(jié)構(gòu)燃料電池復(fù)合電源的混雜建模及驅(qū)動／制動饋能協(xié)調(diào)控逡逑制”。逡逑７逡逑

的影響因素較為全面，如：各物質(zhì)組分壓強(qiáng)、水醇比、重整反應(yīng)溫度變化等，，其逡逑基本能夠準(zhǔn)確地模擬甲醇水蒸氣重整制氫的反應(yīng)過程中各物質(zhì)組分的變化等。逡逑銅基催化劑上的甲醇重整制氫反應(yīng)三速率模型工作原理如圖２－１所示：逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.7

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本文編號：2692228