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第1章 绪论1

1.1概述1

1.2燃料电池简介2

1.2.1燃料电池分类2

1.2.2质子交换膜燃料电池工作原理3

1.3燃料电池的发展历史与现状6

1.4燃料电池的应用10

1.4.1电动汽车10

1.4.2舰船电源15

1.4.3备用电源18

1.5燃料电池混合电源检测与控制的任务20

第2章 燃料电池混合电源结构23

2.1概述23

2.2氢气供给系统24

2.2.1氢气供给系统结构24

2.2.2氢源24

2.2.3氢气流量与能量转换效率26

2.2.4氢安全27

2.3空气供给系统29

2.3.1空气供给系统结构29

2.3.2加湿装置31

2.4温度调节系统33

2.4.1风扇冷却系统35

2.4.2板式换热系统36

2.5燃料电池电路结构37

2.6电电混合电源结构41

2.6.1辅助供电装置选择41

2.6.2混合电源结构43

2.7本章小结48

第3章 燃料电池电控技术49

3.1概述49

3.2电控系统方案分析50

3.2.1集中式设计方案50

3.2.2分布式设计方案50

3.3单片电压巡检仪设计52

3.3.1总体结构设计52

3.3.2硬件设计54

3.3.3软件设计61

3.4状态监测单元设计64

3.4.1温度检测电路设计65

3.4.2信号采集通道设计69

3.5控制单元设计71

3.6通信接口设计74

3.6.1 CAN通信接口74

3.6.2 USB通信接口75

3.6.3 SCI通信接口78

3.7燃料电池控制策略79

3.8燃料电池低温启动82

3.8.1冷启动方案设计84

3.8.2低温启动系统建模88

3.9本章小结92

第4章 燃料电池内阻测试技术93

4.1引言93

4.2燃料电池内阻测试方案93

4.2.1内阻等效模型93

4.2.2内阻测试方法95

4.2.3内阻测试总体方案96

4.3 PEMFC内阻测试系统硬件设计98

4.3.1前置放大器设计98

4.3.2高阶跟踪滤波器设计101

4.3.3低噪声线性电源设计103

4.3.4相位幅值检测电路106

4.3.5 MCU控制器硬件电路设计109

4.4燃料电池内阻测试系统软件设计112

4.4.1软件开发环境112

4.4.2 CPLD逻辑电路软件设计113

4.4.3 MCU内阻测试软件设计116

4.5实验与结果分析120

4.6本章小结127

第5章 燃料电池内阻测试用交流电流源设计128

5.1需求分析128

5.2交流电流源总体方案129

5.3半桥变换器设计134

5.3.1器件选择与参数计算136

5.3.2变压器设计138

5.3.3占空比与死区时间计算139

5.3.4半桥变换电路设计141

5.3.5半桥变换器仿真143

5.4信号生成电路设计145

5.4.1 DDS理论分析145

5.4.2 DDS硬件电路设计149

5.4.3 FPGA逻辑设计153

5.4.4程控增益放大电路设计157

5.5功率放大电路设计158

5.5.1电压放大级设计158

5.5.2功率放大级设计160

5.5.3电路参数计算与元件选择162

5.5.4功率电路仿真163

5.6交流电流源模型164

5.7实验研究169

5.7.1功率放大器电路实验与分析170

5.7.2程控增益控制器电路实验与分析171

5.7.3交流电流源性能测试172

5.8本章小结178

第6章 燃料电池混合电源能量流控制研究179

6.1概述179

6.2燃料电池混合电源能量流分析182

6.3车用燃料电池混合电源能量流的自适应控制184

6.3.1能量流控制目标和原则185

6.3.2能量流自适应分配策略186

6.4混合电源系统的多模型预测控制189

6.4.1混合电源系统描述190

6.4.2总体控制方案192

6.4.3多模型建模194

6.4.4模型预测控制198

6.4.5自适应切换控制202

6.4.6实验与仿真203

6.5机器人燃料电池混合电源的非线性预测控制208

6.5.1系统描述209

6.5.2混合电源系统建模210

6.5.3控制器设计215

6.5.4实验与仿真216

6.6本章小结220

参考文献221