質子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制

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　燃料電池結構及基本工作原理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013
第2章 　質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　燃料電池單體面內異質性特性056
2.6.1　面內異質性特征057
2.6.2　面內異質性試驗058
2.6.3　面內異質性分析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073
第3章　燃料電池系統(tǒng)集成設計074
3.1　燃料電池系統(tǒng)架構及集成075
3.1.1　空氣供給子系統(tǒng)架構及集成075
3.1.2　氫氣供給子系統(tǒng)架構及集成077
3.1.3　熱管理子系統(tǒng)架構及集成079
3.2　燃料電池系統(tǒng)的電氣架構及集成081
3.2.1　高壓電氣架構及集成081
3.2.2　低壓電氣架構及集成081
3.3　燃料電池系統(tǒng)匹配設計084
3.3.1　空氣供給子系統(tǒng)匹配設計084
3.3.2　氫氣供給子系統(tǒng)匹配設計089
3.3.3　熱管理子系統(tǒng)匹配設計094
3.3.4　DC/DC變換器選型與匹配098
3.4　本章小結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)模型參數辨識115
4.2.1　模型參數辨識方法115
4.2.2　燃料電池系統(tǒng)模型參數辨識結果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　氫氣壓力控制結果149
4.5　本章小結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　電堆產熱模型157
5.1.2　冷卻系統(tǒng)模型158
5.2　模型參數辨識及驗證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果對比174
5.5　本章小結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　模型中的關鍵參數測量與辨識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果對比分析191
6.2.2　冷啟動成功工況下的結果對比分析194
6.2.3　低溫冷啟動模型仿真誤差來源總結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　燃料電池內部狀態(tài)估計211
7.1.1　系統(tǒng)狀態(tài)方程及參數辨識211
7.1.2　氧氣過量系數計算原理216
7.1.3　內部狀態(tài)觀測器設計217
7.1.4　狀態(tài)觀測器結果及優(yōu)化224
7.2　燃料電池內部故障識別231
7.2.1　燃料電池故障數據集建立231
7.2.2　基于混合深度學習的燃料電池內部故障識別236
7.2.3　燃料電池內部故障識別結果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果255
7.4　本章小結261
第8章　燃料電池控制系統(tǒng)設計262
8.1　控制系統(tǒng)的一般軟件架構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　先進智能傳感技術提升管控的信息維度及空間尺度277
9.2　數據驅動的智能技術提升管控的性能及時間尺度279
9.3　本章小結281
參考文獻282