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質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制

出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版時(shí)間：2024-01-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 290
中 圖 價(jià):¥141.3(7.1折) 定價(jià)  ¥199.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制 版權(quán)信息

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制 本書(shū)特色

國(guó)家出版基金項(xiàng)目 全彩印刷 內(nèi)容翔實(shí) 1.國(guó)家出版基金項(xiàng)目，“十四五”時(shí)期國(guó)家重點(diǎn)出版物出版專項(xiàng)規(guī)劃項(xiàng)目。 2.助力發(fā)展“碳中和”國(guó)家戰(zhàn)略，為加速在交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“碳中和”目標(biāo)提供知識(shí)動(dòng)力。 3.全彩印刷，圖文并茂，內(nèi)容翔實(shí)，講解細(xì)致。

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)是圍繞我國(guó)碳中和發(fā)展目標(biāo)和《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》發(fā)展愿景，為構(gòu)建碳中和交通體系而編寫(xiě)的“碳中和交通出版工程·氫能燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)系列”之一。 燃料電池系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的電-氣-熱耦合系統(tǒng)，對(duì)燃料電池系統(tǒng)有效控制是提高其工作效率和可靠性、延長(zhǎng)其使用壽命的關(guān)鍵之一。本書(shū)基于燃料電池系統(tǒng)的工作原理，闡述了燃料電池系統(tǒng)集成與控制中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；詳細(xì)介紹了燃料電池系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)與匹配，并進(jìn)一步研究了燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)與部件特性；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了燃料電池進(jìn)氣子系統(tǒng)控制技術(shù)、熱管理子系統(tǒng)控制技術(shù)、低溫冷啟動(dòng)優(yōu)化控制技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)識(shí)別及老化預(yù)測(cè)技術(shù)，并給出了燃料電池控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法；*后對(duì)下一代燃料電池控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。 本書(shū)適合燃料電池汽車(chē)及燃料電池系統(tǒng)相關(guān)的研發(fā)人員、管理人員，以及相關(guān)專業(yè)的老師和學(xué)生閱讀參考。

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制 目錄

叢書(shū)序 本書(shū)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(jié)構(gòu)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(dòng)控制012 1.5 本章小結(jié)013 第2章 質(zhì)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(xué)表征方法015 2.2 燃料電池穩(wěn)態(tài)特性017 2.2.1 試驗(yàn)對(duì)象017 2.2.2 穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果019 2.3 燃料電池動(dòng)態(tài)特性022 2.4 燃料電池阻抗特性027 2.4.1 電化學(xué)阻抗定義027 2.4.2 電化學(xué)阻抗譜解析030 2.4.3 基于電化學(xué)阻抗譜的動(dòng)力學(xué)分析033 2.4.4 動(dòng)力學(xué)損失敏感性分析043 2.5 燃料電池冷啟動(dòng)過(guò)程特性045 2.5.1 試驗(yàn)環(huán)境和流程046 2.5.2 單體電池恒溫冷啟動(dòng)過(guò)程特性048 2.5.3 電堆升溫冷啟動(dòng)過(guò)程特性052 2.6 燃料電池單體面內(nèi)異質(zhì)性特性056 2.6.1 面內(nèi)異質(zhì)性特征057 2.6.2 面內(nèi)異質(zhì)性試驗(yàn)058 2.6.3 面內(nèi)異質(zhì)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(yàn)066 2.7.2 燃料電池堆單體不一致性表現(xiàn)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(jié)073 第3章 燃料電池系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)074 3.1 燃料電池系統(tǒng)架構(gòu)及集成075 3.1.1 空氣供給子系統(tǒng)架構(gòu)及集成075 3.1.2 氫氣供給子系統(tǒng)架構(gòu)及集成077 3.1.3 熱管理子系統(tǒng)架構(gòu)及集成079 3.2 燃料電池系統(tǒng)的電氣架構(gòu)及集成081 3.2.1 高壓電氣架構(gòu)及集成081 3.2.2 低壓電氣架構(gòu)及集成081 3.3 燃料電池系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)084 3.3.1 空氣供給子系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)084 3.3.2 氫氣供給子系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)089 3.3.3 熱管理子系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)094 3.3.4 DC/DC變換器選型與匹配098 3.4 本章小結(jié)100 第4章 燃料電池進(jìn)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(shù)辨識(shí)115 4.2.1 模型參數(shù)辨識(shí)方法115 4.2.2 燃料電池系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)結(jié)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(biāo)定的前饋PID串級(jí)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(jié)果149 4.5 本章小結(jié)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(chǎn)熱模型157 5.1.2 冷卻系統(tǒng)模型158 5.2 模型參數(shù)辨識(shí)及驗(yàn)證161 5.3 基于自適應(yīng)模型預(yù)測(cè)控制的熱管理165 5.3.1 多工況點(diǎn)熱管理子系統(tǒng)模型線性化165 5.3.2 預(yù)測(cè)控制原理168 5.4 燃料電池溫度控制結(jié)果171 5.4.1 溫度控制的適應(yīng)性分析171 5.4.2 WLTC工況下的溫度控制結(jié)果對(duì)比174 5.5 本章小結(jié)176 第6章 燃料電池冷啟動(dòng)優(yōu)化控制177 6.1 低溫冷啟動(dòng)過(guò)程機(jī)理模型178 6.1.1 模型控制方程179 6.1.2 模型中的關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量與辨識(shí)184 6.2 冷啟動(dòng)機(jī)理模型驗(yàn)證和誤差分析190 6.2.1 冷啟動(dòng)失敗工況下的結(jié)果對(duì)比分析191 6.2.2 冷啟動(dòng)成功工況下的結(jié)果對(duì)比分析194 6.2.3 低溫冷啟動(dòng)模型仿真誤差來(lái)源總結(jié)196 6.3 低溫冷啟動(dòng)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(dòng)策略優(yōu)化199 6.3.3 膜含水量未定的快速冷啟動(dòng)策略優(yōu)化203 6.3.4 -30℃下快速冷啟動(dòng)策略優(yōu)化205 6.3.5 冷啟動(dòng)策略優(yōu)化前后對(duì)比分析208 6.4 本章小結(jié)209 第7章 燃料電池狀態(tài)識(shí)別及老化預(yù)測(cè)210 7.1 燃料電池內(nèi)部狀態(tài)估計(jì)211 7.1.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程及參數(shù)辨識(shí)211 7.1.2 氧氣過(guò)量系數(shù)計(jì)算原理216 7.1.3 內(nèi)部狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)217 7.1.4 狀態(tài)觀測(cè)器結(jié)果及優(yōu)化224 7.2 燃料電池內(nèi)部故障識(shí)別231 7.2.1 燃料電池故障數(shù)據(jù)集建立231 7.2.2 基于混合深度學(xué)習(xí)的燃料電池內(nèi)部故障識(shí)別236 7.2.3 燃料電池內(nèi)部故障識(shí)別結(jié)果245 7.3 燃料電池老化預(yù)測(cè)249 7.3.1 燃料電池健康狀態(tài)指標(biāo)249 7.3.2 基于模態(tài)分解和深度學(xué)習(xí)的短時(shí)衰減預(yù)測(cè)251 7.3.3 燃料電池短時(shí)衰減預(yù)測(cè)結(jié)果255 7.4 本章小結(jié)261 第8章 燃料電池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)262 8.1 控制系統(tǒng)的一般軟件架構(gòu)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(yù)備狀態(tài)控制266 8.3.3 系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)控制266 8.3.4 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制270 8.3.5 系統(tǒng)關(guān)機(jī)狀態(tài)控制270 8.4 子系統(tǒng)控制模塊272 8.5 狀態(tài)識(shí)別及故障診斷模塊274 8.6 本章小結(jié)275 第9章 燃料電池系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢(shì)276 9.1 先進(jìn)智能傳感技術(shù)提升管控的信息維度及空間尺度277 9.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能技術(shù)提升管控的性能及時(shí)間尺度279 9.3 本章小結(jié)281 參考文獻(xiàn)282
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質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)及其控制 作者簡(jiǎn)介

戴海峰，同濟(jì)大學(xué)教授、博導(dǎo)。2003年獲同濟(jì)大學(xué)機(jī)械專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2008年獲同濟(jì)大學(xué)車(chē)輛工程專業(yè)博士學(xué)位，同年起在同濟(jì)大學(xué)執(zhí)教，2018年被評(píng)為教授，F(xiàn)為IEEE高級(jí)會(huì)員，受邀擔(dān)任Renewable and Sustainable Energy Reviews等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊編委，擔(dān)任IEEE PES中國(guó)動(dòng)力電池分會(huì)常務(wù)理事、SAE NEV技術(shù)委員會(huì)委員、全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車(chē)輛分技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)氫能與燃料電池分會(huì)專家委員會(huì)副主任，獲上海人才發(fā)展資金資助。長(zhǎng)期從事電化學(xué)電源系統(tǒng)技術(shù)研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)(含重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng))、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題/子課題各1項(xiàng)，建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室1個(gè)，承擔(dān)各類省部級(jí)及校企合作項(xiàng)目近30項(xiàng)，并作為技術(shù)骨干參與科技部與基金委項(xiàng)目多項(xiàng)。研究取得了豐碩的科研成果，以第一/通訊作者在Nature Communications等期刊發(fā)表論文被SCI收錄60余篇，論文總被引3361次，單篇最高被引312次，H-index 31。先后5篇入選ESI高被引論文，2篇期刊封面論文，2019~2021連續(xù)三年入選Elsevier中國(guó)高被引學(xué)者。累計(jì)授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)，4項(xiàng)專利獲轉(zhuǎn)讓，申請(qǐng)PCT專利1項(xiàng)，主持/參編各類標(biāo)準(zhǔn)6部。研究成果先后獲中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)(排名1)、上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(排名2)及中國(guó)汽車(chē)工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(排名10)。

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