1．目的及意义

能源作为人类现代文明的支柱产业之一，起来越受到人们的高度重视。与此同时，能源消耗所产生的各种废气的排放导致的温室效应引起的环境问题己成为全球最为关注的热点之一，也是日益深刻的社会问题。环境污染不仅给人类及生物生存空间带来了严重威胁，而且会给子孙后代留下无究的隐患。全世界的科学家与有识之士纷纷呼吁各国政府与产业部门，在大力研究开发新能源，加快解决能源危机的同时，保护地球环境，保护人类生存的空间。鉴于这一迫切的问题，从八十年代开始发达国家率先在寻求以高效、节能、低公害为最终目标，研究开发清洁、高效的燃料电池这一能源与环保相统一的“绿色技术”。加速燃料电池的实用化对保护地球环境，防止大气污染和温室效应是一个积极可行的策略，对于能源、环境这两项涉及人类社会重大问题的解决具有战略意义.

燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极．和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。燃料电池电动汽车是把燃料电池所发的电供给电动机，以电动机来驱动车轮,燃料电池发动机涉及到化学热力学、电化学、电催化、材料科学、车辆工程、自动控制等方面的知识，是一项相当复杂的系统工程，本研究主要是在完成燃料电池电堆和各个子系统都装配好的基础上，从控制的角度通过对氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统等子系统进行动态可控协调控制，实现燃料电池发动机的最优功率输出。

我国电动汽车起步较欧美等国虽然不算早，但国家一直将电动汽车研发作为实现我国汽车工业跨越式发展的一重要战略决策。各高等院校、科研机构与企业等各方面力量一同攻关此项技术难题，近年来我国电动汽车得到飞速发展，许多技术赶超世界一流水平。加上我国政府对电动汽车的大力扶助与激励下，电动汽车的产销量均飞速发展。2012年7月，国务院在发布的《节能与电动汽车产业发展规划》里强调目前主要战略取向为发展纯电驱动电动汽车与汽车工业转型，以纯电动汽车和混合动力汽车的产业化建设为当前发展重心。在此方针的指导下，我国电动汽车产业不断攻关，取得丰硕成果。如锂离子动力电池与燃料电池系统性能不断提高，持久性不断增强，成本不断下降；车用电机系统的性能稳步提升；高密度永磁电机功率密度接近2.68KW/Kg,系统最高效率超过94％。我国各汽车厂家也均投入对电动汽车及其相关零部件的制造研发。2008年，一款型号为F3DM的比亚迪电动汽车投入生产与销售，为我国电动汽车产业正式迈入产业化阶段的一重要标志。在2012年，我国累计发布超过60相相关标准，覆盖电动汽车电池安全、充电接口及其通讯协议及能量检测等多个领域，此举为电动汽车的产业规模化，特别是纯电驱动汽车销量超同类型车型总销量的1％提供了关键的技术支撑。2014年我国累计生产汽车达8.39万辆，与同期相比增长近四倍。

上世纪七十年代初，美国就开始了对电动汽车充电器的研发工作，后来越来越多的国家也加入其中，利用人工智能、模糊控制等先进技术使充电机得到了迅速发展，使传统功能简单的充电机发展成为功能齐全、容易控制的智能型设备，此种设备可实现对电压、电流及温度等参数的监视与显示，并且可根据所用电池种类和荷电状态的不同来选择和设定充电方式，同时由于设有充电保护电路，它安全性也大大得到提升。

近几年我国的电动汽车充电技术也在快速发展，许多大学和研究所都投入大量人力物力对电动汽车充电技术进行研究，具有代表性的是电动汽车充电系统已由清华大学研制出来。国内众多汽车生产厂家也纷纷研制出了电动汽车电池用充电装置。北京嘉捷恒信公司开发了150KW大功率电动巴士充电站样机，输出电压200-500V可调，单体功率达50KW，具有智能充电功能，适用于多种电池。深圳强能电器研制了大功率动力电池车载充电机，单台功率为20KW，输出电压200-800V可调，电流1-40A可调，具有恒压、恒流的功能，适用于中巴、大巴汽车。在2006年上海，比亚迪建成一座电动汽车充电站，可完成一个半小时的快速充电。

因此研制出高效率、低成本、简单方便、安全可靠的大功率一体化直流充电设备对电动汽车的推广与发展是至关重要的。本毕业设计具有重要的理论研究价值和非常广阔的市场前景。

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2. 研究的基本内容与方案

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、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1.设计任务：

(1)针对一个50kW燃料电池发动机驱动控制需求，设计燃料电池发动机驱动控制单元硬件电路；

(2)开展驱动控制单元硬件电路的总体方案设计，包括功能与技术指标要求；