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研究生: 吳泓緯
論文名稱: 超級電容器於燃料電池車瞬態性能設計
Ultracapacitor Design on the Transient Performance of the Fuel Cell Vehicle
指導教授: 洪哲文
Che-Wun Hong
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 超級電容器燃料電池電動車
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  • 本論文的目的為探討超級電容器的瞬態性能反應以及設計評估先進智慧個人運輸概念車之動力系統配置以及動力分配。在燃料電池方面,透過熱流學以及電化學公式,利用Matlab中之Simulink建立質子交換膜(proton exchange membrane,簡稱PEM)燃料電池本體與周邊系統的模式,分析各子系統的動態與彼此之間參數的交互影響。在超級電容器方面,依據電路學的觀念,建立超級電容器的理想等效電路模式,利用實驗室現有的Maxwell PC10超級電容器來進行不同電路配置的實驗,比較實驗以及模擬的結果,以求得超級電容器中的非理想參數,另外同時也探討到超級電容器的溫度效應以及自放電效應。在整車方面,採用直流無刷馬達作為電動車的動力源,以PEM燃料電池作為馬達的主要動力,超級電容器以及電池作為輔助的動力系統。在動力分配方面,採用規則庫(rule base)控制的方法進行最佳的動力分配,透過不同的行車型態(driving patterns)來模擬電動個人運輸車的行車性能,比較純燃料電池電動車與燃料電池混成電動車在性能上的表現,進而評估整個動力系統的配置以及分配問題。


    摘要 I 誌謝 II 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號列表 X 第一章 緒論 1 1.1引言 1 1.2研究目的與方法 2 1.3文獻回顧 4 1.3.1燃料電池方面 4 1.3.2超級電容器方面 4 1.3.3動力分配方面 5 第二章 車體動態模式建立 6 2. 1質子交換膜燃料電池 6 2.1.1燃料電池電化學反應電壓 6 2.1.2活化能過電壓(Activation Overpotential) 7 2.1.3離子濃度過電壓(Concentration Overpotential) 7 2.1.4毆姆過電壓(Ohmic Overpotential) 9 2.1.5質子交換膜燃料電池組(PEM Fuel Cell Stack) 11 2.1.6質子交換膜燃料電池熱模式 11 2.2周邊系統動態 12 2.2.1空氣管理子系統 13 2.2.2燃料供應子系統 14 2.2.3溫度管理子系統 16 2.3直流無刷馬達 18 2.4傳動機構與車體系統 19 2.5駕駛人模式 20 第三章 輔助動力系統與動力分配 21 3.1超級電容器(Ultracapactior) 21 3.1.1超級電容器原理 21 3.1.2超級電容器模式 22 3.2電池系統模式 24 3.3動力分配控制器設計 25 3.3.1停止模式 26 3.3.2一般模式 26 3.4硬體嵌入式即時模擬(Hardware-in-the-loop) 27 第四章 結果與討論 28 4.1超級電容器模擬結果 28 4.1.1超級電容器實驗與模擬結果 28 4.1.2超級電容器於整車動力設計結果 29 4.2整車模擬結果 30 4.2.1不同行車型態之速度分析 30 4.2.2不同行車型態之燃料電池輸出電流分析 31 4.2.3不同行車型態之燃料電池輸出功率分析 32 第五章 結論 33 5.1結論 33 5.2未來工作建議 34 參考文獻 36

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