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燃料電池系統建模及控制技術/氫能與燃料電池技術及應用系列

  • 作者：編者:馬睿//高非|責編:王婕
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111770428
  • 出版日期：2025/01/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：375
人民幣：RMB 168 元      售價：元
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內容大鋼
    隨著人類環保意識的增強，燃料電池這一新型綠色發電裝置受到了越來越廣泛的關注。本書介紹了不同類型燃料電池的工作特性，闡述了質子交換膜燃料電池（PEMFC）的性能優勢與應用前景；分析了PEMFC的物理結構與「氣－水－熱－電」運行機理；建立了以電化學、流體力學、熱力學為基礎的PEMFC電堆多物理域模型，對模型進行了參數敏感性分析；構建了包含空氣供應、氫氣供應、水熱管理、電能變換等輔助外圍設備的PEMFC系統模型，設計了系統多輸入／多輸出控制方法，對PEMFC的不同系統進行管理控制並進行了相關試驗驗證；開展了PEMFC老化預測、故障診斷以及容錯控制等健康管理方面的研究，明晰了老化與故障機理並提取相關影響因子，提出了高精度的老化預測方法，完成了故障類型的在線識別及診斷，針對不同的健康狀態進行容錯控制，基於系統台架對健康性能進行測試評估；以車／航空用PEMFC混合動力系統的能量管理為背景，以系統運行安全、壽命提升、效率優化、能耗最小等為研究對象，制定並執行了不同類型的能量管理策略，並對比了不同策略下的系統輸出特性和運行差異。
    本書可供研究PEMFC單體、電堆、系統、應用等方面的有關工程技術人員學習參考。
作者介紹
編者:馬睿//高非|責編:王婕
目錄
前言
第1章  燃料電池技術基礎
  1.1  燃料電池技術概述
  1.2  燃料電池分類
    1.2.1  質子交換膜燃料電池
    1.2.2  鹼性燃料電池
    1.2.3  磷酸燃料電池
    1.2.4  熔融碳酸鹽燃料電池
    1.2.5  固體氧化物燃料電池
    1.2.6  燃料電池比較總結
  1.3  燃料電池應用現狀
第2章  燃料電池結構與性質
  2.1  質子交換膜燃料電池物理結構
    2.1.1  端板
    2.1.2  雙極板
    2.1.3  陰陽極流道
    2.1.4  催化層
    2.1.5  質子交換膜
    2.1.6  氣體擴散層
    2.1.7  膜電極結構及功能
  2.2  質子交換膜燃料電池工作原理
    2.2.1  燃料電池熱力學
    2.2.2  燃料電池電化學
    2.2.3  燃料電池電荷傳輸
    2.2.4  燃料電池質量傳輸
    2.2.5  燃料電池熱傳輸
第3章  質子交換膜燃料電池堆建模
  3.1  電堆建模常用方法概述
    3.1.1  機理模型
    3.1.2  半經驗模型
    3.1.3  經驗模型
    3.1.4  數據驅動模型
  3.2  多物理域建模
    3.2.1  電化學模型
    3.2.2  流體力學模型
    3.2.3  熱力學模型
  3.3  燃料電池堆模擬實例
    3.3.1  電堆集總模型構建
    3.3.2  參數敏感性分析
第4章  質子交換膜燃料電池系統建模
  4.1  質子交換膜燃料電池系統模型分類
  4.2  質子交換膜燃料電池系統建模
    4.2.1  電堆建模
    4.2.2  空氣供應系統建模
    4.2.3  氫氣供應系統建模
    4.2.4  熱管理系統建模
    4.2.5  電能變換系統建模
  4.3  燃料電池系統模擬實例
第5章  質子交換膜燃料電池系統控制
  5.1  燃料電池系統控制方法

    5.1.1  PID控制
    5.1.2  模型預測控制
    5.1.3  模糊控制
    5.1.4  神經網路控制
  5.2  燃料電池空氣供應系統控制
    5.2.1  空氣供氣參數解耦設計
    5.2.2  基於帶參數優化演算法的分數階PID控制
  5.3  燃料電池的氫氣供應系統控制
  5.4  燃料電池的水管理控制
    5.4.1  燃料電池堆的濕度控制模型
    5.4.2  控制系統的網路結構
    5.4.3  控制系統的模糊邏輯設計
    5.4.4  控制系統的學習演算法
  5.5  燃料電池的熱管理控制
    5.5.1  基於增量式PID的控制方法設計及試驗分析
    5.5.2  基於二階ADRC的控制方法設計及試驗分析
    5.5.3  基於改進ADRC的控制方法設計及試驗分析
    5.5.4  熱管理控制演算法結果對比分析
  5.6  燃料電池的變換器控制
    5.6.1  兩相交錯並聯Boost變換器控制
    5.6.2  四相交錯並聯Boost變換器控制
第6章  燃料電池系統健康管理
  6.1  燃料電池系統健康管理框架
  6.2  燃料電池老化預測
    6.2.1  燃料電池老化機理
    6.2.2  燃料電池老化模型
    6.2.3  燃料電池老化預測方法
    6.2.4  燃料電池老化預測實例
  6.3  燃料電池系統故障診斷
    6.3.1  燃料電池系統故障分類
    6.3.2  燃料電池系統故障診斷方法
  6.4  燃料電池系統容錯控制
    6.4.1  自抗擾控制
    6.4.2  容錯控制方案及參數選擇
    6.4.3  控制重構
  6.5  燃料電池系統台架及測試
    6.5.1  燃料電池系統測試平台基本架構
    6.5.2  燃料電池堆耐久性測試
第7章  燃料電池混合動力系統能量管理
  7.1  燃料電池混合動力系統能量管理策略概述
  7.2  燃料電池混合動力系統總成拓撲
    7.2.1  燃料電池混合單儲能裝置
    7.2.2  燃料電池混合多儲能裝置
  7.3  能量管理策略介紹
    7.3.1  有限狀態機能量管理策略
    7.3.2  模糊邏輯控制能量管理策略
    7.3.3  動態規劃能量管理策略
    7.3.4  等效氫耗最小能量管理策略
    7.3.5  極小值原理能量管理策略
    7.3.6  機器學習策略

  7.4  實時模擬系統測試
    7.4.1  dSPACE
    7.4.2  RT-LAB
    7.4.3  快速控制原型及硬體在環模擬
  7.5  車用燃料電池系統能量管理模型
    7.5.1  汽車系統模型搭建
    7.5.2  車用駕駛測試工況
    7.5.3  能量管理策略對比分析
  7.6  航空燃料電池系統能量管理模型
    7.6.1  飛機系統模型搭建
    7.6.2  飛行測試工況
    7.6.3  能量管理策略對比分析
參考文獻

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