车用燃料电池系统控制策略研究

发布时间：2017-10-05 00:02

  本文关键词：车用燃料电池系统控制策略研究

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【摘要】：在汽车工业中,燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,简称FCEV)是解决能源紧缺与环境污染的根本出路,本文以燃料电池电动汽车为研究对象,深入地对燃料电池发动机控制系统展开研究,以高性能的Freescale16位嵌入式MCU为控制核心,采用CANBUS通讯、建立合理的控制策略,开发了一种新型的燃料电池发动机控制系统。主要研究内容如下:首先,根据燃料电池发动机所要达到的性能指标,研究了燃料电池发动机控制系统的总体结构以及传感器系统进行分析。以微处理器MC9S12DG128B为核心,进行燃料电池发动机控制系统的硬件设计。完成硬件平台、接口模块设计,并使该硬件系统具有一定的抗干扰能力。其次,对燃料电池工作状态的进行分析,然后对各个工作状态进行软件流程的分块设计与系统功能模块软件流程设计。在软件程序中,采取了数字滤波技术,以提高系统采样数据的可靠性。采用CANoe进行燃料电池发动机与整车控制器通讯仿真,验证通讯设计满足实际性能指标要求。最后,完成燃料电池汽车发动机控制策略的研究。由于冷却水循环系统是燃料电池发动机的难点及重点,分别采用PID控制和Fuzzy-PID控制对冷却水温度进行控制,进行仿真实验研究,验证了冷却水循环系统设计方案、控制算法和控制策略的正确性,对研究燃料电池电动汽车发动机控制系统有一定的借鉴意义。
【关键词】：燃料电池发动机 MCU CAN PID控制 Fuzzy-PID控制
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外发展现状9-13
• 1.3 课题研究的意义及来源13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第二章 汽车复合电源发动机系统的结构15-30
• 2.1 燃料电池电动汽车的组成15
• 2.2 燃料电池发动机系统的组成15-20
• 2.2.1 燃料电池电堆15-17
• 2.2.2 氢气供给系统17-19
• 2.2.3 电功率测量系统19
• 2.2.4 报警系统19-20
• 2.2.5 通讯系统20
• 2.2.6 控制器20
• 2.3 燃料电池发动机传感器系统20-28
• 2.3.1 压力传感器21-22
• 2.3.2 温度传感器电路分析与设计22-23
• 2.3.3 霍尔电压、电流传感器23-28
• 2.4 燃料电池发动机系统的控制分析28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 汽车复合电源控制系统硬件设计30-44
• 3.1 硬件总体设计30-31
• 3.2 主控芯片的选择31-37
• 3.2.1 单片机MC9S12DG128B的内部资源31-33
• 3.2.2 单片机MC9S12DG128B的最小硬件系统33-37
• 3.3 单片机MC9S12DG128B功能模块的设计37-42
• 3.3.1 ATD接口模块37-38
• 3.3.2 I/O接口模块38-39
• 3.3.3 PWM接口模块39-40
• 3.3.4 输入捕捉模块40-42
• 3.4 供电系统设计42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 燃料电池发动机控制策略研究及其软件流程设计44-55
• 4.1 控制策略的研究44-45
• 4.2 燃料电池各种工作状态分析45-49
• 4.2.1 燃料电池工作状态的确定45-46
• 4.2.2 扫气流程46
• 4.2.3 启动流程46-47
• 4.2.4 工作流程47-48
• 4.2.5 安全信号检测模块48-49
• 4.3 燃料电池发动机控制系统软件总体设计49-53
• 4.3.1 A/D采样模块与数字滤波技术的应用49-50
• 4.3.2 输入捕捉模块与流量的处理50-51
• 4.3.3 CAN通讯模块设计51-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 电池系统控制算法研究55-63
• 5.1 引言55-56
• 5.2 PID控制原理及应用56-57
• 5.2.1 PID控制原理56
• 5.2.2 PID控制作用的特点56-57
• 5.2.3 PID控制在燃料电池控制中的运用57
• 5.3 模糊PID控制57-62
• 5.3.1 模糊控制技术58-59
• 5.3.2 Fuzzy-PID控制器的结构和原理59
• 5.3.3 Fuzzy-PID控制器的设计59-60
• 5.3.4 模糊自整定PID参数控制系统仿真60-61
• 5.3.5 Fuzzy-PID算法在燃料电池控制系统应用结果与分析61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 全文工作总结63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-68
• 攻读学位期间主要的研究成果68-69
• 致谢69

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本文编号：973591