[01147276]车用燃料电池超级电容复合供电系统非线性建模与控制

质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有低噪声、零排放、无污染、高电流密度、高效率等优点,但我国的车用燃料电池使用寿命短,制约了其商业化应用。超级电容器（Super-capacitor）具有充放电效率高、功率密度高、循环寿命长等优点,两者性能互补,有望克服燃料电池电堆电气输出特性较软且动态响应能力不足的缺点。本项目针对复杂的PEMFC -SC复合供电系统,根据车用电机运行特性,对燃料电池超级电容器复合电源系统的建模和控制问题开展深入研究,以更好地实现能量管理保证系统的能量供给,同时提高燃料电池和超级电容复合电源系统的安全性和经济性,延长燃料电池生命周期,为燃料电池超级电容复合供电系统的理论研究及推广应用作有益的探索和尝试。 从国内外研究工作来看,燃料电池超级电容复合供电系统的核心在于系统建模、能量规划以及DC-DC变换器控制系统设计。目的主要在于更好地实现能量管理和控制以保证负载的能量供给,同时提高燃料电池和超级电容复合供电系统的安全性和经济性。但车用燃料电池超级电容复合供电系统是一个多变量、非线性的复杂系统,现有的简化模型无法满足能量管理及先进控制系统设计要求。 课题组依据已有的燃料电池系统建模和优化控制方面的经验,结合超级电容应用优势,针对性能非常复杂的复合供电系统开展研究,力争在系统特性分析与建模,基于优化的能源管理方面取得较好的结果,同时将基于预测控制的PI控制方法应用于DC-DC变换器,实现其良好的控制性能,并将其应用到燃料电池试验平台上。