燃料电池空气供给系统的调控策略研究

发布时间：2021-03-07 07:08

　　在发展和利用新能源成为国内外重要战略的社会环境下,氢能及燃料电池行业蒸蒸日上。交通运输业对燃料电池的需求日益旺盛,燃料电池汽车成为行业重点发展目标。燃料电池系统作为燃料电池汽车的核心部件,极具研究潜能。燃料电池系统由电堆、氢气供给子系统、空气供给子系统、温度管理子系统和DC/DC子系统组成。为获取整个系统的较优性能,对每个子系统都需进行相应的建模与研究。空气供给子系统作为其中重要组成部分,对其进行研究至关重要。本文围绕空气供给子系统展开了以下研究:首先,完成了空气供给系统实物平台的设计与搭建。在实验室自主搭建了燃料电池空气供给系统实物平台,完成了部件选型、传感器标定、管道连接等工作。在选型的基础上,搭建了测试平台完成了对不同类型空压机的性能测试。同时,基于系统单片机控制器和LabVIEW完成了系统软件程序的开发。然后,完成系统建模。采用了机理建模与实验参数建模结合的方式,建立了空气供给系统的状态模型。在基于空压机的实验数据的基础上,结合空压机工作机理,采用非线性拟合方法建立了空压机模型。同时,根据燃料电池的工作机理,建立了相应的管道模型。为精确模型特性,在考虑燃料电池气体扩散层（GDL... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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单离心式空气压缩机压比-流量-转速数据拟合MAP图

第二章燃料电池空气供给系统的设计与搭建19表2-1空气供给系统传感器统计表传感器类型传感器数量传感器位置温度传感器2电堆入口和电堆出口处压力传感器3空压机入口、电堆进出口处质量流量传感器2空压机入口和电堆入口图2-7双离心式空气压缩机压比-流量-转速数据拟合MAP图2.2.2.3其他部件在确定了空气过滤装置和空气压缩机的型号之后，需要进行各类传感器的选型、管道连接设计和管接件加工及整体系统搭建。针对空气供给系统，所需各类传感器数量及安装位置如表2-1所示。在按照图2-2所示的连接方式，加上适当的管接件加工，即可搭建出实际的空气供应系统管路。表2-1空气供给系统传感器统计表传感器类型传感器数量传感器位置温度传感器2电堆入口和电堆出口处压力传感器3空压机入口、电堆进出口处质量流量传感器2空压机入口和电堆入口

电子科技大学硕士学位论文24图2-11LabVIEW数据显示界面如图2-11所示，LabVIEW数据显示界面主要关注的是整个系统的负载电流、输出电压、输出功率等。对于空气供给系统，则是重点关注空气进堆流量以及进出堆的压力、温度等。这些数据均通过CAN通讯来源于系统控制器，并进行实时显示。2.4本章小结本章搭建了实际的燃料电池空气供给系统，并配套实现了其相应的软件平台。本章先整体介绍了燃料电池发动机系统整体结构组成，介绍了整体系统由哪些子系统组成，各系统之间的部件如何连接。再详细介绍了空气供给系统的整体设计方案，叙述了空气系统在硬件上由哪些组成部件，并依次介绍了其中关键部件的选型及进行的相应测试。然后针对搭建好的空气供给硬件系统，依据燃料电池系统相应的状态流程，在系统控制器中编写了空气系统相应的模块控制程序，将模块程序结合起来，形成完整的控制流程。最后将控制器中的数据采用LabVIEW上位机进行显示，形成了控制与显示一体的软件系统。


本文编号：3068617