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研究生: 王證誌
Wang, Jeng-Jr
論文名稱: 質子交換膜燃料電池應用於混合動力車輔助電力的探討
Investigation of PEM Fuel Cells for Applications in Auxiliary Power in Hybrid Vehicles
指導教授: 李建興
Lee, Chien-Hsing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 燃料電池脈波寬度調變
外文關鍵詞: Fuel cell, PWM
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  • 本文探討以燃料電池為電力源,將其輸出電壓經脈寬調變技術驅動直流升壓與降壓轉換器,以獲得直流42V與12V雙電壓等級而作混合動力車之輔助動力。文中描述燃料電池、直流升壓與降壓轉換器、無刷直流馬達與超級電容之數學模型,並以Matlab/Simulink 建構其模型,在探討於不同負載切換下,有關燃料電池特性之變化。除此之外,本文亦模擬於負載增加時,以脈波寬度調變技數來修正馬達端電壓,以使馬達能於預定轉速下運轉。由模擬結果發現,燃料電池會因外在負載功率需求的增加,而發生電荷堆積現象,導致轉速將一時無法提高。因此,如在高壓負載端,以燃料電池搭配超級電容為電力源,將可使馬達於重載下能有足夠的輸出轉矩。

    This thesis investigates PEM fuel cells used for auxiliary power in hybrid vehicles. The auxiliary powers are DC 42V and 12V which are obtained from using DC/DC boost and buck converters with a pulse width modulation technique. Moreover, the mathematical models of fuel cells, DC/DC power converters, a brushless motor as well as a super-capacitor are described and the models are built by using Matlab/Simulink for investigating the different characteristics of fuel cells under load changes. In addition, simulation of using PWM technique to correct the terminal voltage of the motor in order to predict the motor speed under increasing loads. As observed from the results, PEM fuel cells will produce a store of electrical charge and the motor speed will not be able to increase momentarily due to the increase of load. Thus, a super-capacitor cooperated with PEM fuel cells is used at the high-voltage side of loads to maintain enough torques under heavy loads.

    誌謝 i 摘要 ii Abstract iii 圖目錄 vi 表目錄 ix 符號說明 x 第一章 緒 論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機與目的 2 1-3 文獻回顧 3 1-4 論文架構 4 第二章 混合動力車簡介 6 2-1 混合動力車之類型 6 2-2 電動車之驅動構造 7 2-3 混合動力車之驅動構造 10 2-3-1 串聯式混合動力車架構 11 2-3-2 並聯式混合動力車架構 12 第三章 燃料電池與超級電容模型 18 3-1 燃料電池簡介 18 3-1-1 燃料電池之種類與應用 19 3-1-2 燃料電池之發電原理 22 3-1-3 質子交換膜燃料電池組 23 3-1-4 質子交換膜燃料電池模型 25 3-1-5 質子交換膜燃料電池之模擬結果 27 3-2 超級電容概述 30 3-2-1 超級電容的工作原理 31 3-2-2 超級電容之動態方程式 32 3-2-3 超級電容的模擬結果 34 第四章 以燃料電池作為車輛輔助電力系統的模擬 36 4-1 前言 36 4-2 切換式直流/直流轉換器介紹 36 4-3 車上12V電力系統架構 38 4-3-1 直流降壓轉換器之工作原理 38 4-3-2 車上12V電力系統的模擬 42 4-4 車上42V電力統架構 52 4-4-1 直流升壓轉換器之工作原理 52 4-4-2 動力方向盤之馬達模式 56 4-4-3 車上42V電力系統的模擬 57 第五章 結論與未來展望 63 5-1 結論 63 5-2 未來展望 64 參考文獻 65 附錄 A 轉換器模式 67 附錄 B 直流馬達模式 68

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-07-19公開
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