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原文传递燃料电池汽车动力系统过程模拟

论文题名：	燃料电池汽车动力系统过程模拟
关键词：	燃料电池;汽车动力系统;过程模拟
摘要：	随着全世界汽车产量和保有量的日益增多，以石油产品为动力源的车辆所排放的废气已经成为影响地球气候和环境污染的主要来源，能源危机也日益加剧。因此，人们迫切的需要开发低污染的替代能源汽车来改善能源短缺和环保问题，燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicle）作为一种可行方案已成为世界各汽车厂商在技术领域进行竞争的焦点之一。与传统内燃机汽车相比，燃料电池汽车不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，同时仍然可以保持传统内燃机汽车高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能，被认为是21 世纪首选的洁净、高效运输工具。动力系统是燃料电池汽车的核心部分，是决定整车性能的关键，也是其不同于传统内燃机汽车和其他类型电动汽车的标志，因此，对燃料电池汽车动力系统进行研究具有非常重要的意义。随着计算机技术的发展，建模仿真技术已经成为汽车动力系统研发过程中的一个重要手段。通过仿真分析可以灵活地调整设计方案，合理优化参数，预测不同操作条件下的系统性能，有助于样车的制造和试验。本文的出发点是系统层面上的建模，建立了包括燃料供应模块、燃料电池堆模块和循环冷却水模块在内的质子交换膜燃料电池（PEMFC）汽车动力系统数学模型。其中燃料供应模块包括压缩机模型和气体分压模型，燃料电池堆模块分别给出了理论可逆电压、活化极化电压、欧姆极化电压和浓差极化电压的数学模型，循环冷却水模块重点考虑了几个关键因素对冷却水用量的影响。接着，笔者运用Matlab/Simulink软件进行模型求解和参数寻优。与此同时，本文自主搭建了一套PEMFC 单电池测试系统，并得到一系列实验结果，通过实验数据与仿真结果的对比，表明所建模型能较为准确地反映动力系统的稳态特性，为燃料电池汽车动力系统的研究和设计提供理论依据。最后，通过进一步的仿真，本文充分研究了电池堆温度、氢气流量、空气流量、阴阳两极入口压力对系统性能的影响，以及电池堆温度、环境温度和氢气流量对循环冷却水用量的影响。
作者：	陈黎明
专业：	化学工程
导师：	马紫峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文