【摘 要】
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质子交换膜燃料电池是氢燃料电池技术中极具潜力的一个方向,它有工作温度低,发电效率高,对环境友好的特点,已经广泛的应用于交通运输领域和移动便携设备领域。质子交换膜燃料电池最佳工作温度范围较小,因此质子交换膜燃料电池的热管理系统是相关领域的研究重点之一。本文针对某商用车公司生产的质子交换膜燃料电池重型卡车,开展了关于质子交换膜燃料电池热管理系统的控制策略的研究。本文对当前国内外的质子交换膜燃料电池进行
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质子交换膜燃料电池是氢燃料电池技术中极具潜力的一个方向,它有工作温度低,发电效率高,对环境友好的特点,已经广泛的应用于交通运输领域和移动便携设备领域。质子交换膜燃料电池最佳工作温度范围较小,因此质子交换膜燃料电池的热管理系统是相关领域的研究重点之一。本文针对某商用车公司生产的质子交换膜燃料电池重型卡车,开展了关于质子交换膜燃料电池热管理系统的控制策略的研究。本文对当前国内外的质子交换膜燃料电池进行文献调研,并根据研究的结果设计了质子交换膜燃料电池的电压模型并进行验证。结合质子交换膜燃料电池的热平衡和真实热管理系统部件的参数,在MATLAB/Simulink环境下搭建了该模型并利用实车测试的数据证明了该模型的可行性。利用该模型设计了质子交换膜燃料电池热管理系统的PID控制器,根据该控制器的仿真结果进一步提出了水泵侧模糊PID控制策略的改进方案。对比两个控制器的仿真,水泵侧模糊PID控制器的最大超调量减少了2.5℃,在不同的电流变化下调节时间分别减少了77.6s、138.8s和98.6s,控制性能有一定的提升。再对某燃料电池重卡进行路试测试和控制器验证实验,通过通讯协议进行数据处理,获取了燃料电池电流电压信号、车速信号、氢气和空气压力信号以及冷却水水温信号,为电池模型、热管理系统模型的建模和控制器的设计提供数据支持,最后测试设计好的燃料电池热管理系统控制器的控制效果并进行分析,数据表明,相比PID控制器,水泵侧模糊PID控制器减少了5℃的超调,温差的波动减少了0.4℃。
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