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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林博煦
研究生(外文):Po-Hsu Lin
論文名稱:燃料電池電動機車即時模擬與控制
指導教授:洪哲文洪哲文引用關係
指導教授(外文):Che-Wun Hong
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:燃料電池電動機車
相關次數:
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本論文目的在建立燃料電池電動機車的動力分配控制器及整車模式並進行整車即時模擬與控制,並藉此分析及評估加入燃料電池後對電動機車的性能影響。
本論文利用熱流及電化學公式建立燃料電池的數學模式,並且在操作範圍內,模擬出燃料電池輸出電壓與電流的特性,並在Matlab/Simulink上建立燃料電池模式,而電動機車車體各元件的詳細模式也同樣建立於Simulink之中。在選擇適當的燃料電池操作點後,將燃料電池、電瓶及超級電容器加入所建立的電動機車整車系統模式中,佐以所訂定的動力分配控制器控制法則來控制各次系統的動力輸出,進行整車模式對行車型態之即時模擬。模擬結果顯示,燃料電池電動機車在適當的動力分配之下,可以適應市郊區行車動態需求,並增加傳統電動機車的續航能力。另外在各項定性分析上,以燃料電池取代電瓶作為電動機車動力來源能夠彌補傳統電動機車如續航力不足或是充電時間太長等缺點。而本論文中所建立之燃料電池及整車模式已為下一步製作適合任一燃料電池單晶片控制器及其基礎設計工具─硬體嵌入式即時模擬打下基礎。
摘要…………………………………………………………Ⅰ
致謝…………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………Ⅲ
表目錄………………………………………………………Ⅴ
圖目錄………………………………………………………Ⅵ
燃料電池符號列表…………………………………………Ⅶ
第一章 緒論……………………………………………1
1.1 前言……………………………………………………1
1.2 研究目的與方法………………………………………1
1.3 文獻回顧………………………………………………2
第二章 質子交換膜燃料電池…………………………5
2.1 燃料電池端電壓………………………………………5
2.2 活化能對電壓的影響…………………………………6
2.3 離子濃度對電壓的影響………………………………7
2.4 電池內電阻對電壓的影響……………………………8
2.5 質子交換膜燃料電池組………………………………10
2.6 PEM燃料電池組熱動態模型………………………… 10
2.7 直接甲醇燃料電池……………………………………12
2.8 燃料電池模擬結果……………………………………13
第三章 燃料電池電動機車整車模式…………………15
3.1 馬達模式………………………………………………15
3.2 電瓶模式………………………………………………16
3.3 超級電容器……………………………………………17
3.4 脈波寬度調變模式……………………………………18
3.5 車體負載………………………………………………18
3.6 駕駛人模式……………………………………………19
3.7 動力分配控制單元模式………………………………20
3.7.1 靜止模式……………………………………………22
3.7.2 燃料電池模式………………………………………23
3.7.3 混成模式……………………………………………23
3.7.4 起步模式……………………………………………24
第四章 模擬結果與討論………………………………26
4.1 直流無刷馬達模擬……………………………………26
4.2 超級電容器模擬………………………………………26
4.3 整車模式模擬…………………………………………27
4.4 電動機車性能比較……………………………………29
第五章 結論與未來工作………………………………31
5.1 結論……………………………………………………31
5.2 未來工作………………………………………………32
參考文獻……………………………………………………34
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