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试析基于PowerPC燃料电池制约器设计和实现

收藏本文 2024-04-15 点赞:4849 浏览:12717 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:燃料电池以零排放、能量转换效率高、可靠性高、以及维护性好等诸多优点,被称为继水电、火电和核电之后第四种发电装置,日益受到各国政府和各大企业的广泛关注。质子交换膜燃料电池更是由于其工作温度低,功率密度高等特点,成为最具进展潜力的燃料电池。制约器是保障燃料电池正常工作,提升寿命和可靠性的关键。本论文开展质子交换膜燃料电池制约器探讨与设计,主要探讨内容如下:浅析了质子交换膜燃料电池系统整体结构与原理,其中重点浅析了氢气供给单元、空气供给单元及冷却循环系统三大组成部分;对质子交换膜燃料电池制约系统进行了需求浅析,在此基础上比较浅析了相关技术案例,提出以处理速度快、抗干扰能力强、接口资源丰富的32位PowerPC微处理器MPC5554为核心的总体制约案例。设计了基于MPC5554的制约器硬件,包括模拟和数字信号采集及处理电路、电磁阀驱动电路、D/A转换电路、过流保护电路、SCI通讯电路、CAN通讯电路,并对各参数进行了计算浅析。针对质子交换膜燃料电池的电磁环境,浅析了制约器的电磁兼容性需求,以硬件电路板布局规划、布线设计、叠层规划多方面来设计PCB,以提升可靠性。重点浅析质子交换膜燃料电池的水管理作用以及影响因素—空气湿度特性,提出论述解决案例并选取合适解决案例—焓轮加湿。然后,通过实验测试手段了解焓轮加湿器的加湿特性。在此基础上阐述常规PID制约湿度对策。最后,针对湿度制约中有着的时滞性特性,提出了优化制约案例,通过计算机仿真和实验,选择适合的制约参数。对制约结果进行简要浅析。最后,针对制约器中μ C/OS-II进行操作系统移植,搭建适合MPC5554硬件开发的软件平台。利用Matlab与Freescale公司合作开发RAppID工具将优化制约对策进行代码化,实现制约对策软件化。关键词:燃料电池论文制约器论文湿度论文PowerPC论文

    摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-9

    第1章 绪论9-13

    1.1 引言9-10

    1.2 课题探讨作用10

    1.3 国内外进展近况10-12

    1.4 主要探讨内容12-13

    第2章 燃料电池制约器总体案例设计13-23

    2.1 燃料电池结构浅析13-17

    2.1.1 燃料电池整体结构14-15

    2.1.2 燃料电池子系统结构15-17

    2.2 硬件系统结构17-18

    2.3 软件系统结构18-21

    2.3.1 前后台系统与操作系统比较18-20

    2.3.2 μCOS-Ⅱ操作系统特点20-21

    2.4 总体案例设计21-22

    2.5 本章小结22-23

    第3章 燃料电池制约器硬件设计23-46

    3.1 微制约器核心单元23-31

    3.1.1 eTPU单元26-28

    3.1.2 BAM代码初始化28-31

    3.2 电源设计31-38

    3.2.1 电源设计需求浅析31-33

    3.2.2 电源案例设计33-36

    3.2.3 上电时序36-38

    3.3 制约器输入输出单元38-43

    3.3.1 信号采集与处理设计38-39

    3.3.2 AD采样设计39-41

    3.3.3 制约输出单元设计41-42

    3.3.4 通信单元42-43

    3.4 EMC设计43-45

    3.4.1 电磁干扰和兼容性浅析43-44

    3.4.2 PCB的EMC设计44-45

    3.5 本章小结45-46

    第4章 燃料电池湿度制约对策探讨46-63

    4.1 水管理浅析46-50

    4.1.1 水管理影响因素46-48

    4.1.2 湿度特性浅析48-50

    4.2 加湿案例浅析50-52

    4.2.1 液态水加热加湿50-52

    4.2.2 焓轮加湿52

    4.3 加湿器特性浅析52-53

    4.4 加湿器制约对策53-62

    4.4.1 湿度常规制约53-54

    4.4.2 湿度优化制约54-60

    4.4.3 湿度整体制约对策60-62

    4.5 本章小结62-63

    第5章 μC/OS-Ⅱ系统移植及其制约对策软件设计63-69

    5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统移植63-66

    5.1.1 OS_CPU.H编写64

    5.1.2 OS_CPU_A.A编写64-65

    5.1.3 O S_CPU_C.C编写65-66

    5.2 任务程序编写66-67

    5.3 本章小结67-69

    第6章 全文总结与展望69-71

    6.1 全文工作总结69

    6.2 展望69-71

    致谢71-72

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