车用燃料电池空气供给系统控制方法研究

发布时间：2024-06-29 04:34

　　在过去几十年中,传统汽油、柴油汽车的尾气排放导致全球污染严重,所以全球对零排放的汽车的需求量急剧增加。其中,氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell,HFC)汽车由于其高效率、高功率密度以及零排放等优点逐渐成为传统汽油、柴油汽车的替代品。在HFC运行过程中,其空气供给系统的控制品质影响着HFC的整体输出特性。在汽车的行驶过程中会遇到各种复杂的工况,在汽车面对这些工况时,精确控制空气进气流量从而满足整车对HFC输出功率的需求显得尤为重要。所以对空气供给系统的高效控制成为了当下在HFC领域的研究热点,本论文针对空气供给系统的高效控制做了以下方面的研究:本文在检索了很多国内外关于HFC及其空气供给系统文献资料的基础上,对HFC建模及其空气供给系统的控制方法的研究现状进行了概括。根据HFC的特点,搭建了HFC电压模型、空气供给系统以及燃料供给系统三部分仿真模型。介绍了模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的基本原理,并针对本文所用的准无限时域模型预测控制(Quasi-infinite Horizon Model Predictive Control,Q...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 HFC系统的介绍
        1.1.1 HFC的工作原理
        1.1.2 HFC系统的组成
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 HFC的研究进展
        1.2.2 HFC建模的研究现状
        1.2.3 HFC空气供给系统控制的研究现状
    1.3 论文主要研究内容
2 基于氢燃料电池的空气供给系统建模
    2.1 电堆的电压模型
    2.2 空气供给系统模型
        2.2.1 空气压缩机模型
        2.2.2 进气歧管模型
        2.2.3 阴极气流模型
        2.2.4 排气歧管模型
    2.3 燃料供给系统模型
    2.4 状态空间模型
    2.5 本章小结
3 模型预测控制
    3.1 模型预测控制
        3.1.1 基本原理
        3.1.2 准无限时域模型预测控制
    3.2 控制器
        3.2.1 状态量的估计
        3.2.2 模型预测控制器设计
    3.3 模型仿真
        3.3.1 仿真介绍
        3.3.2 QHMPC控制效果分析
    3.4 本章小结
4 燃料电池节气门控制系统软硬件功能实现
    4.1 节气门控制器硬件设计
        4.1.1 单片机系统电路
        4.1.2 CAN收发芯片及相关电路
        4.1.3 电源电路
        4.1.4 输出电路
    4.2 节气门控制器软件开发
        4.2.1 控制器软件整体架构
        4.2.2 底层代码的配置
        4.2.3 程序结构
    4.3 实验结论与分析
        4.3.1 被控节气门介绍
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
附录 燃料电池系统的参数
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3997172