车用燃料电池的快速动态响应控制策略研究

发布时间：2025-01-07 00:55

　　质子交换膜燃料电池作为汽车的动力源时,会经历频繁的变载,这导致了车用电池与固定式电池的使用寿命差距巨大。因此,研究燃料电池变载时的电压响应行为,提升电池在负载变化时的响应能力,对于延长车用电池的使用寿命和促进燃料电池汽车的商业化发展具有重要意义。本文围绕车用燃料电池的动态响应展开研究,主要内容如下:首先,本文阐述了质子交换膜燃料电池的组成和工作原理,分析了影响燃料电池输出电压的主要损失,并结合燃料电池中存在的双电层效应建立了燃料电池的输出电压模型。利用该模型,本文对实际电堆的稳态和动态过程进行了仿真研究,并和实际电压响应曲线对比,验证了模型的可靠性。其次,本文设计并搭建了燃料电池测试系统,结合实物测试与燃料电池模型,研究了不同运行参数对电池动态电压响应的影响。在此基础上,本文对动态电压响应曲线进行了深入研究,发现缺气是造成电池动态响应性能差的主要原因,故根据缺气现象的严重程度将燃料电池的动态响应状态分为电堆不缺气、电堆部分缺气和电堆整体缺气状态这三种状态,并确定了每个状态之间的界限。此外,本文还分析了动态响应过程气体传输阶段和水合阶段的具体含义并总结了燃料电池加载过程电压响应特征参数的量...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1车用燃料电池性能衰减主要影响占比

电子科技大学硕士学位论文料电池发电系统作为燃料电池汽车的核心部分，其成本和车大规模商业化的两大重要影响因素[4]。对于成本问题，池系统的简化和集成是两大主要解决途径。目前，燃料电寿命长达30000小时，而燃料电池乘用车寿命普遍不超过燃料电池使用寿命出现如此巨大的差距，主要原因....

图1-2CYC_UDDS工况速度-时间曲线

这些新能源汽车在百公里加速、路面适应性等方面的性能已经与于同一水平，但成本仍过于高昂，寿命仍较传统车辆有较大差距，化要求。2018年10月，依靠国家重点研发计划“新能源汽车”重点持，新源动力公司完成了I型电堆功能样机的开发，功率密度可以于-30℃存储和-20℃启动，并完....

图2-1PEMFC的组成与工作原理图

的性能和寿命很大程度上受到动态变载的影响最直观的表现[45]。因此，要想深入研电池的动态响应速度，有必要建立一个可本章将在前人研究的基础上，阐述燃料电在的各种电压损失，结合双电层现象，形电池的模型，并从稳态和动态两方面验证成及工作原理料电池的原理是氢氧反应生成水的过程，能释放。通....

图2-2燃料电池的极化特性曲线

电子科技大学硕士学位论文池工作时氢气和空气通过气体流道在电堆中流通，具体到气体供应子系统的作用下源源不断地送入电堆中，在两侧其次，由于压差的存在，流道内的气体会扩散至气体扩散的催化剂表面。最后，气体在催化剂的作用下发生反应，离子（质子）和电子，氧气则在催化剂的作用下结合质子的电子....

本文编号：4024252