客车用燃料电池分布式控制系统通信协议及监控设计

针对客车用燃料电池的系统结构,分析了燃料电池控制系统的特点和性能要求,完成了基于TTCAN概念分布式控制系统的通信协议设计与监控程序开发。实验结果表明,设计的通信协议和监控程序能够满足燃料电池系统的控制要求。     

燃料电池发动机控制系统设计

控制系统的性能对于保证燃料电池发动机安全、可靠、高效地运行非常重要。通过对质子交换膜燃料电池发动机的工作过程分析及其故障处理对控制系统的要求,确定了其控制系统设计的目标。结合燃料电池发动机失效性分析以及具体的使用环境,提出了燃料电池发动机控制系统设计的要点及一般性方法。     

车用大功率燃料电池发动机进气系统控制

为满足100 kW大功率氢燃料电池发动机工作时气体供应需求，开发进气系统控制策略。首先对燃料电池电堆及进气系统进行建模，依托被控对象模型设计开发了“MAP前馈+PID反馈”的阴、阳极进气控制策略，采用单片电压状态与系统效率加权求和的方式标定阳极吹扫时间，并通过台架测试验证了该策略部署到实际控制器中的控制效果。结果显示，在稳态和瞬态工况中均实现了对压力和流量的快速响应，使得电流拉载速率提高到120和-170 A/s，阳极压力稳态和瞬态控制精度分别为98.93%和95.10%，全功率单片电压平均值为15 mV，一致性较好。基于测试数据标定搭建了阴极进气系统状态方程，开发了集成非线性扰动观测器和基于Lyapunov直接法的非线性控制器的进气方案，经MIL仿真测试显示了对空气进气控制目标的准确控制，为进一步提高控制系统响应精度提供了理论基础。     

用于燃料电池系统控制的快速控制原型ECU的研发

作者以满足燃料电池系统的研究和控制要求为目标,以实现快速控制原型(RCP)能力为核心设计了ECU。大大缩短了后期相关控制的开发周期。对所设计的ECU配合实际燃料电池系统进行了初步的实验,并取得了良好的效果。     

燃料电池客车整车控制系统的研究

针对燃料电池客车动力系统的结构形式,作者在分析了整车控制系统的功能需求后,完成了整车控制系统的设计,实现了车载控制器局域网络(CAN)通信、能量管理策略、驾驶员意图解释和故障诊断处理等功能。随后建立了基于dSPACE的快速控制器原型,并利用台架试验进行了硬件在环仿真调试。最后通过实车道路行驶试验验证了整车控制系统的可行性。     

汽车电子控制系统快速开发

车辆动力学仿真软件提供控制算法离线仿真平台,车辆模型、传感器、快速开发系统、零部件和控制系统硬件构成硬件和环试验平行,动力传动系和制动系、测功机及其控制器和控制系统硬件组成测功机硬件在环试验台,而车载开发平台包括样车、数据采集系统、传感器和控制系统硬件。在完成控制原型快速开发的基础上,完成基于目标控制器的控制系统快速开发。实例表明：上述开发流程大大缩短了开发周期。     

燃料电池空气系统非奇异滑模控制

为了提高燃料电池的效率和使用寿命，必须对其多个状态进行精确的控制。首先，建立了面向控制的燃料电池空气系统四阶非线性方程，并进行模型有效性验证。然后，针对空气供给系统压力和空气流量的非线性和强耦合性等特点，提出了一种基于全局反馈线性化理论的非奇异终端滑模控制策略。反馈线性化通过对空压机转速和背压阀开度的协同控制，将非线性模型转化为线性模型，实现对阴极压力和空气流量的解耦；考虑空气系统在复杂环境下受到不确定性扰动，设计比例积分观测器对扰动进行观测以减少环境影响；在此基础上，设计非奇异滑模控制器。仿真结果表明：非奇异滑模控制的阴极压力和过氧比各误差积分均小于传统滑模和反馈线性化控制，可显著提高燃料电池空气供给控制系统精度和鲁棒性，对今后研发高精度燃料电池阴极空气供给控制系统提供参考。     

燃料电池发动机测控系统控制平台开发

基于MATLAB／SIMULINK／S1ATEFLOW软件平台,结合dSPACE的软硬件资源,开发出了燃料电池发动机测控系统的控制平台。在燃料电池发动机测试规范的基础上,该平台实时地实现了发动机的工况管理、基于CAN总线的各部件节点的协调控制、自动和手动测试及无缝切换、测功机负载控制、故障诊断和处理及数据记录等功能,顺利完成了燃料电池发动机的测试。     

基于PLC的燃料电池控制系统研究

根据燃料电池系统和可编程逻辑控制器（PLC）的特点,提出了基于PLC的燃料电池控制系统方案,将三菱FX3U型PLC应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）控制系统中,阐述了该控制系统的硬件和软件设计过程。     

车辆质子膜燃料电池控制系统分析

针对质子膜燃料电池电动车响应速度较慢影响其商业化问题。简要介绍了质子膜燃料电池的工作原理及其在国内外电动车辆中的发展现状，并详细分析了电动车动力控制系统中四个子系统的基本功能，为解决电动车的快速动态响应问题提供了理论指导。     

Development of fuel cell hybrid powertrain research platform based on dynamic testbed

An experimental research platform based on a dynamic testbed is developed and applied for fuel cell hybrid powertrain integration and control. A driver brake model is added to the dynamic testbed to simulate the braking process of an electric vehicle. Sub-systems of the fuel cell hybrid powertrain are tested, and characteristic parameters are obtained. A simulation platform is constructed in LabVIEW environment, and its validity is verified by dynamic test results. A real time control system is developed with an embedded PC for the function of rapid control prototyping. Using this platform, fuel cell battery hybrid and fuel cell supercapacitor hybrid configurations are investigated. This platform provides a powerful tool for fuel cell powertrain research and development.     

基于TCP/IP协议的燃料电池系统测控网络研究

基于车用燃料电池发动机集成开发平台和TCP/IP协议通讯协议,建立一套完整的分布式燃料电池实时测控网络系统.该测控系统针对燃料电池系统须具备氢安全特殊要求,采用了分布式的测控网络,满足了燃料电池系统测试氢安全的要求.同时具备实时数据采集和网页发布、监控的两大优点.该测试平台在保证测试数据实时准确的同时消除了燃料电池系统...     

燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配

结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。     

燃料电池汽车整车集成的关键技术

文章在简单介绍国内外燃料电池轿车开发现状和燃料电池汽车动力及其电控系统架构定义后,结合上汽在燃料电池整车开发项目中积累的经验,从整车布置、整车热管理、整车与动力系统的参数选择与优化设计、多能源动力系统的能量管理策略优化及其控制算法的实现、制动回馈及电驱动系统的综合控制等方面阐述了燃料电池汽车整车集成开发的关键技术。     

Fuel economy evaluation of fuel cell hybrid vehicles based on optimal control

The fuel economy of a fuel cell hybrid vehicle (FCHV) depends on its power management strategy because the strategy determines the power split between the power sources. Several types of power management strategies have been developed to improve the fuel economy of FCHVs. This paper proposes an optimal control scheme based on the Minimum Principle. This optimal control provides the necessary optimality conditions that minimize the fuel consumption and optimize the power distribution between the fuel cell system (FCS) and the battery during driving. In this optimal control, the final battery state of charge (SOC) and the fuel consumption have an approximately proportional relationship. This relationship is expressed by a linear line, and this line is defined as the optimal line in this research. The optimal lines for different vehicle masses and different driving cycles are obtained and compared. This research presents a new method of fuel economy evaluation. The fuel economy of other power management strategies can be evaluated based on the optimal lines. A rule-based power management strategy is introduced, and its fuel economy is evaluated by the optimal line.     

燃料电池汽车设计探索

根据燃料电池汽车与传统内燃机汽车的不同,介绍了燃料电池汽车的底盘布置、热量管理、电子控制。结合燃料电池汽车的特点,依据现状,分析燃料电池汽车今后的发展道路,提出两种设想进行分析总结。     

一种燃料电池混合动力系统功率控制算法

针对燃料电池动态响应慢和储能系统工作方式灵活多样的特点,在传统控制策略的基础上,提出了蓄电池第一优先使用的功率分配方法,再以整车系统效率最大为目标,建立具有限制的全局优化问题,并选用序列二次规划算法求解。不同工况下的仿真结果表明,该方法不仅能使燃料电池和蓄电池工作在各自有效区域,同时还提高了整车系统效率和燃料经济性。