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質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制

定 價:¥199.00

作 者: 戴海峰,余卓平,袁浩 著
出版社: 機械工業(yè)出版社
叢編項:
標 簽: 暫缺

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ISBN: 9787111740964 出版時間: 2024-02-01 包裝: 軟精裝
開本: 16開 頁數(shù): 字數(shù):  

內(nèi)容簡介

  本書是圍繞我國碳中和發(fā)展目標和《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》發(fā)展愿景,為構(gòu)建碳中和交通體系而編寫的“碳中和交通出版工程·氫能燃料電池動力系統(tǒng)系列”之一。燃料電池系統(tǒng)是一個復雜的電-氣-熱耦合系統(tǒng),對燃料電池系統(tǒng)有效控制是提高其工作效率和可靠性、延長其使用壽命的關(guān)鍵之一。本書基于燃料電池系統(tǒng)的工作原理,闡述了燃料電池系統(tǒng)集成與控制中的關(guān)鍵技術(shù)問題;詳細介紹了燃料電池系統(tǒng)集成設(shè)計與匹配,并進一步研究了燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)與部件特性;在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了燃料電池進氣子系統(tǒng)控制技術(shù)、熱管理子系統(tǒng)控制技術(shù)、低溫冷啟動優(yōu)化控制技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)識別及老化預測技術(shù),并給出了燃料電池控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法;最后對下一代燃料電池控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。本書適合燃料電池汽車及燃料電池系統(tǒng)相關(guān)的研發(fā)人員、管理人員,以及相關(guān)專業(yè)的老師和學生閱讀參考。

作者簡介

  戴海峰,同濟大學教授、博導。2003年獲同濟大學機械專業(yè)學士學位,2008年獲同濟大學車輛工程專業(yè)博士學位,同年起在同濟大學執(zhí)教,2018年被評為教授?,F(xiàn)為IEEE高級會員,受邀擔任Renewable and Sustainable Energy Reviews等國際學術(shù)期刊編委,擔任IEEE PES中國動力電池分會常務(wù)理事、SAE NEV技術(shù)委員會委員、全國汽車標準化技術(shù)委員會電動車輛分技術(shù)委員會委員、中國電池工業(yè)協(xié)會氫能與燃料電池分會專家委員會副主任,獲上海人才發(fā)展資金資助。長期從事電化學電源系統(tǒng)技術(shù)研究。主持國家自然科學基金3項(含重點項目1項)、國家重點研發(fā)計劃課題/子課題各1項,建立校企聯(lián)合實驗室1個,承擔各類省部級及校企合作項目近30項,并作為技術(shù)骨干參與科技部與基金委項目多項。研究取得了豐碩的科研成果,以第一/通訊作者在Nature Communications等期刊發(fā)表論文被SCI收錄60余篇,論文總被引3361次,單篇最高被引312次,H-index 31。先后5篇入選ESI高被引論文,2篇期刊封面論文,2019~2021連續(xù)三年入選Elsevier中國高被引學者。累計授權(quán)發(fā)明專利40余項,4項專利獲轉(zhuǎn)讓,申請PCT專利1項,主持/參編各類標準6部。研究成果先后獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明一等獎(排名1)、上海市科技進步二等獎(排名2)及中國汽車工業(yè)科技進步一等獎(排名10)。

圖書目錄

叢書序
本書序
前?言
第1章 燃料電池系統(tǒng)原理及控制001
1.1 背景002
1.2 燃料電池003
1.2.1 燃料電池類型003
1.2.2 燃料電池結(jié)構(gòu)及基本工作原理004
1.3 燃料電池系統(tǒng)006
1.4 燃料電池系統(tǒng)控制008
1.4.1 空氣供給子系統(tǒng)控制009
1.4.2 氫氣供給子系統(tǒng)控制010
1.4.3 熱管理子系統(tǒng)控制011
1.4.4 低溫冷啟動控制012
1.5 本章小結(jié)013
第2章  質(zhì)子交換膜燃料電池特性014
2.1 燃料電池特性的常用電化學表征方法015
2.2 燃料電池穩(wěn)態(tài)特性017
2.2.1 試驗對象017
2.2.2 穩(wěn)態(tài)試驗結(jié)果019
2.3 燃料電池動態(tài)特性022
2.4 燃料電池阻抗特性027
2.4.1 電化學阻抗定義027
2.4.2 電化學阻抗譜解析030
2.4.3 基于電化學阻抗譜的動力學分析033
2.4.4 動力學損失敏感性分析043
2.5 燃料電池冷啟動過程特性045
2.5.1 試驗環(huán)境和流程046
2.5.2 單體電池恒溫冷啟動過程特性048
2.5.3 電堆升溫冷啟動過程特性052
2.6 燃料電池單體面內(nèi)異質(zhì)性特性056
2.6.1 面內(nèi)異質(zhì)性特征057
2.6.2 面內(nèi)異質(zhì)性試驗058
2.6.3 面內(nèi)異質(zhì)性分析059
2.7 燃料電池堆單體間不一致特性066
2.7.1 燃料電池堆單體不一致性試驗066
2.7.2 燃料電池堆單體不一致性表現(xiàn)規(guī)律068
2.7.3 燃料電池堆單體不一致性分析069
2.8 本章小結(jié)073
第3章 燃料電池系統(tǒng)集成設(shè)計074
3.1 燃料電池系統(tǒng)架構(gòu)及集成075
3.1.1 空氣供給子系統(tǒng)架構(gòu)及集成075
3.1.2 氫氣供給子系統(tǒng)架構(gòu)及集成077
3.1.3 熱管理子系統(tǒng)架構(gòu)及集成079
3.2 燃料電池系統(tǒng)的電氣架構(gòu)及集成081
3.2.1 高壓電氣架構(gòu)及集成081
3.2.2 低壓電氣架構(gòu)及集成081
3.3 燃料電池系統(tǒng)匹配設(shè)計084
3.3.1 空氣供給子系統(tǒng)匹配設(shè)計084
3.3.2 氫氣供給子系統(tǒng)匹配設(shè)計089
3.3.3 熱管理子系統(tǒng)匹配設(shè)計094
3.3.4 DC/DC變換器選型與匹配098
3.4 本章小結(jié)100
第4章 燃料電池進氣控制101
4.1 燃料電池系統(tǒng)建模102
4.1.1 燃料電池堆建模103
4.1.2 輔助部件建模110
4.2 燃料電池系統(tǒng)模型參數(shù)辨識115
4.2.1 模型參數(shù)辨識方法115
4.2.2 燃料電池系統(tǒng)模型參數(shù)辨識結(jié)果119
4.3 空氣流量-壓力控制算法125
4.3.1 空氣流量-壓力解耦控制125
4.3.2 基于標定的前饋PID串級控制138
4.4 氫氣壓力控制算法146
4.4.1 基于模糊PI的氫氣壓力控制146
4.4.2 氫氣壓力控制結(jié)果149
4.5 本章小結(jié)154
第5章 燃料電池溫度控制155
5.1 熱管理子系統(tǒng)建模156
5.1.1 電堆產(chǎn)熱模型157
5.1.2 冷卻系統(tǒng)模型158
5.2 模型參數(shù)辨識及驗證161
5.3 基于自適應模型預測控制的熱管理165
5.3.1 多工況點熱管理子系統(tǒng)模型線性化165
5.3.2 預測控制原理168
5.4 燃料電池溫度控制結(jié)果171
5.4.1 溫度控制的適應性分析171
5.4.2 WLTC工況下的溫度控制結(jié)果對比174
5.5 本章小結(jié)176
第6章 燃料電池冷啟動優(yōu)化控制177
6.1 低溫冷啟動過程機理模型178
6.1.1 模型控制方程179
6.1.2 模型中的關(guān)鍵參數(shù)測量與辨識184
6.2 冷啟動機理模型驗證和誤差分析190
6.2.1 冷啟動失敗工況下的結(jié)果對比分析191
6.2.2 冷啟動成功工況下的結(jié)果對比分析194
6.2.3 低溫冷啟動模型仿真誤差來源總結(jié)196
6.3 低溫冷啟動策略優(yōu)化197
6.3.1 基于粒子群優(yōu)化算法的策略優(yōu)化方法197
6.3.2 膜含水量已定的快速冷啟動策略優(yōu)化199
6.3.3 膜含水量未定的快速冷啟動策略優(yōu)化203
6.3.4 -30℃下快速冷啟動策略優(yōu)化205
6.3.5 冷啟動策略優(yōu)化前后對比分析208
6.4 本章小結(jié)209
第7章 燃料電池狀態(tài)識別及老化預測210
7.1 燃料電池內(nèi)部狀態(tài)估計211
7.1.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程及參數(shù)辨識211
7.1.2 氧氣過量系數(shù)計算原理216
7.1.3 內(nèi)部狀態(tài)觀測器設(shè)計217
7.1.4 狀態(tài)觀測器結(jié)果及優(yōu)化224
7.2 燃料電池內(nèi)部故障識別231
7.2.1 燃料電池故障數(shù)據(jù)集建立231
7.2.2 基于混合深度學習的燃料電池內(nèi)部故障識別236
7.2.3 燃料電池內(nèi)部故障識別結(jié)果245
7.3 燃料電池老化預測249
7.3.1 燃料電池健康狀態(tài)指標249
7.3.2 基于模態(tài)分解和深度學習的短時衰減預測251
7.3.3 燃料電池短時衰減預測結(jié)果255
7.4 本章小結(jié)261
第8章 燃料電池控制系統(tǒng)設(shè)計262
8.1 控制系統(tǒng)的一般軟件架構(gòu)263
8.2 輸入輸出模塊265
8.3 模式管理模塊265
8.3.1 系統(tǒng)上電狀態(tài)控制266
8.3.2 系統(tǒng)預備狀態(tài)控制266
8.3.3 系統(tǒng)啟動狀態(tài)控制266
8.3.4 系統(tǒng)運行狀態(tài)控制270
8.3.5 系統(tǒng)關(guān)機狀態(tài)控制270
8.4 子系統(tǒng)控制模塊272
8.5 狀態(tài)識別及故障診斷模塊274
8.6 本章小結(jié)275
第9章 燃料電池系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢276
9.1 先進智能傳感技術(shù)提升管控的信息維度及空間尺度277
9.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能技術(shù)提升管控的性能及時間尺度279
9.3 本章小結(jié)281
參考文獻282

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