文档介绍：同济大学汽车学院
硕士学位论文
燃料电池轿车智能低压电源管理系统的研究与实现
姓名:杨巍
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:孙泽昌;魏学哲
20070301
摘要能源短缺与环境污染已成为人类可持续发展需要面对的两大难题。汽车是能源消耗和环境污染的主要原因之一,大力推动技术进步,开发代用燃料,研发新能源汽车将是汽车工业发展的方向。燃料电池汽车是新能源汽车的一种,它以氢气作为燃料,能达到真正意义上的零排放。由于燃料电池汽车的用电需求跟传统汽车有着较大的差异,所以传统的车载λ岬绯氐脱沟缭匆丫荒苁视π能源汽车的发展。本文的主要工作目的就是研究用更环保更有应用前景的镍氢电池作为车载低压电源以及低压电源的智能管理系统,并且通过完成对低压镍氢电池系统的研究为动力驱动镍氢电池系统打下基础。电池是一个复杂的物理化学反应体,需要建立相应的等效模型才有可能对其实现准确控制。本文通过研究对比国内外的通用电池模型提出了改进的镍氢电池等效电路模型。新型模型采用了两个一阶环节来模拟电池的电学极化和浓差极化,并且用一个开关环节来模拟镍氢电池的甇滞回特性。仿真实验中,模型仿真得到的数据和实验采集的数据得到了很好的吻合。对于镍氢电池荷电状态墓兰疲疚牟捎昧说缌骰趾偷刃P涂B返缪棺酆吓卸的方法。由于电池的开路电压不能直接测量,这里利用零初值和零状态响应通过检测电池的工作电压估算出其开路电压。车载低压电源智能管理系统的硬件实现采用了先进的电流电压采样芯片和控制芯片,其与整车管理系统采用ㄑ叮能准确高效地完成数据传输。至此,本文基本完成了燃料电池轿车低压电源管理系统的研究与实现。最后,对本文中存在的不足以及今后的工作方向做了简要的讨论。关键词:燃料电池轿车低压电源镍氢电池等效电路模型惴ǖ绯智能管理系统
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第滦髀引言能源与环境是人类社会赖以生存和发展的基础。传统不可再生能源的短缺与全球环境的不断污染已经成为全人类必须面对的难题。我国既是能源生产大国,也是能源消费大国,在中国实现现代化的初级阶段是以大量的能源投入为代价的。我国经济增长的特点决定了能源需求的增长趋势,我国石油储量仅占世界的ィ昕J迹夜驯湮J途唤诠年我国原油进口蚨郑蠢沸赂撸善酚徒蚨帧=谠油金额诿涝#,合计诿涝!随着我国进入汽车消费普及期,汽车保有量将迅速增加,能源紧张状况日趋严峻,估计年将进口约诙质停赡芑岢晌N夜谝淮蠼谖镏剩夜的发展将越来越依赖并受制于石油的进口,这势必会影响到国家的战略安全。目前,汽车每年消耗我国汽油总产量的%,柴油总产量的%。从长远看,油料短缺将成为发展汽车工业必须面对的主要问题之一。面对石油短缺,发达国家没有采取限制发展汽车工业的政策,而是大力推进技术进步,引导企业降低单车油耗,开拓代用燃料,研发电动汽车,使轿车的百公里平均油耗从年代末的升下降为目前的笥摇H计翟诤芏喙业玫接τ茫旌隙ζ狄进入实用阶段。我国汽车产品的燃油经济性与国外有较大差距,提高汽车产品燃油经济性具有较大潜力,正确引导、鼓励发展和使用小排量、低油耗汽车及代用燃料汽车和新能源汽车,.将促进我国汽车工业可持续发展第二次世界大战结束后,随着世界经济的迅速发展,环境污染问题日益突出。毫不夸张地说,环境污染也成为当今人类面临的最大威胁之一。人类面临的重大环境问题归纳起来大约有三方面:大气污染、水资源污染以及生态环境遭受破坏。德国慕尼黑一家世界超级保险公司的最新报告指出:目前,世界气候的变迁每年将使人类耗费掉多亿美元的巨额开支。其中,由二氧化碳等气体直接导致的温室效应是造成上述庞大开支的重要原因。机动车辆运行对环境的影响主要是大气污染和噪声污染。在