文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于以太网的燃料电池发动机监控系统设计与实现
姓名:许琼
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:全书海
20080501
摘要燃料电池是世纪最有前途的绿色能源之一,因其具有比功率高、王作温度低、发电效率高、噪声低、零排放等优良特性,被广泛用于移动电源和车辆动力系统。提高燃料电池电堆的使用寿命和利用效率、完善燃料电池发动机的动力性能,是当前燃料电池电动汽车研究领域的一个重要方向。对燃料电池发动机进行实时篮控,根据其运行状态对其进行故障预测及渗断是提高燃料电涟发动机系统性能的邋要途径。随着网络技术的发展,嵌入式技术能在工业控制系统中构建具有更高性价比的监控自动化系统。本文在分析燃料电池发动机系统结构的基础上,以以太网为信息交换魏桥梁,开展燃料电池发动机监控系统的研究与设计。主要研究内容如下:首先分析了燃料电池发动机监控系统的功能需求。在此基础上,运用网络技术结合嵌入式系统特点,提出了基于以太网的燃料电池发动机监控系统的总体构架。该系统主要由燃料电浊发动机现场数据采集系统、嘲络通讯单元和机监控平台组成。数据采集系统完成发动机现场信息的采集与处理,网络通讯单元实现数据采集系统的网络接入,机负责信息的显示及处理。在眈较几种网络接入方案的基础上设计了网络通讽单元。选择较篱浩灵活的网络控制芯片方案,使用与网络接口控制器相结合接入到以太网,实现了串口数据到以太网数据的转换。详细地给出了这种解决方案的软硬件实现方法,包括系统硬件结构与原理,适合嵌入式系统的疘榈纳杓埔约跋低车娜砑鞒獭设计了燃料电池发动机系统的上位机监控软件。以模块化的软件设计思想对监控系统软件进行了模块划分和细化,采用魑?7⑵教ū嘈醇嗫程序,设计监控界面,实现燃糕电漶发动机运行状态的显示、监控、配置、数据存储以及故障诊断等功能。最后,对燃料电池发动机系统的故障诊断算法进行了详细的研究,以神经窬绲墓收险锒夏P停⒔蟹履也馐浴结果表明,该方法故障诊断效果良好。关键词:燃料电池,监控系统,以太网,嵌入式疶椋收险锒网络理论为基础,建立了基于武汉理搜妒苈畚.
.琩,武汉理:捍笱妒苈畚:,疘瑂琹琱甮,..甀..瑃瑃。瑄瑄.,;.../,.甀,畉..,,..
研究生:签名壕碌际签名日期剑二∥┟独创性声明关于论文使用授权的说明此页若属实,请研究生及导师签名,并装订在学位论文的摘要前。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。研究生┟:
第滦髀引言能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。自工业革命以柬,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,入类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全也只熊维持一、。能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题正威胁着人类的生存与发展,开发清洁、高效、安全和可持续的优质能源已迫在眉睫,其中,氢能正在受到越来越多国家的重褫,制氢技术在不断发展嘲翔,氢能在二十一世纪有可熊在世界能源舞台上燃料电池是一种使用氢作为主要能源的发电装置。它是利用燃料绕和氧化物饕J强掌械难跗的电化学反应,将燃料的化学能直接转换为电能的高效发电装爱两。相比众多的蓄电渣以及一次电源,质子交换膜燃料电池魑R恢植痪忌罩苯右缘缁Х从α匕讶剂虾脱趸林械化学能直接转换成电能的发电装覆,具有能量转换效率高ò愣荚ィ焉内燃机仅为薹%⒒罹弧⑽尬廴尽⑵舳臁⒃肷汀⒌绯厥倜ぁ比功率高、比能量高等优点。燃料电池的诸多优点决定了它在固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空闻飞行器电源及交通工具用电源方面有广阔的应用前景。从理论上讲,只要连续供给燃料与氧化剂,燃料电池就能够连续的发电,是电动汽车的理想能量源剐。近年来,随着汽车电子以及燃料电池技术的发展,燃料电池电动汽车技术的研发已成为各国政府及汽车行业的热点。燃料电池发动机系统具有不同一般发动祝的特殊结构,其晌裥枨驲益复杂,对其控毒ǘ取⑽榷ǘ燃鞍踩性的要求也越来越高。燃料电池发动机监控系统通过对燃料电池发动机的运行状态进行实时监测及控制,分析其运行规律并进行故障预测诊断,从而优化燃挑战。目前世界上常规能源的储量有的只能维