氢燃料电池发动机进气系统建模与控制策略
氢燃料电池已成为内燃机的有前途的替代品，因为它们提供了零排放发电的潜力，氢燃料电池将氢气转化为电能，唯一的副产品是水。
然而，在氢燃料电池成为内燃机的可行替代品之前，需要解决许多技术挑战，氢燃料电池系统的关键部件之一是进气系统，它负责向燃料电池供应氢气。
氢燃料电池发动机的进气系统负责向燃料电池堆供应氢气，进气系统由燃油箱、氢气泵、氢气过滤器和氢气压力调节器等多个部件组成，燃料箱储存氢气，氢气供应给氢气泵。
氢气泵对氢气加压并将其发送到氢气过滤器，氢气过滤器去除任何杂质，最后，氢气被送到氢气压力调节器，该调节器控制供应到燃料电池堆的氢气的压力。
进气系统的建模对于了解系统的动态和制定控制策略以确保系统高效运行至关重要。进气系统的建模可以使用描述系统行为的数学方程来完成。
进气系统的行为可以用以下等式来描述：V̇H2=Q̇H2−Q̇FS（1），pH2=f（vH2）（2），preg=f（vreg） （3）。
在公式（1）中，V̇H2表示氢气进入燃料电池堆的流量，Q̇H2表示氢气离开燃料箱的流量，Q̇FS表示燃料电池堆消耗的氢气流量。
该方程指出，进入燃料电池堆的氢气流量等于离开燃料箱的氢气流量减去燃料电池堆消耗的氢气流量。
公式（2）和（3）分别描述了氢气压力调节器和氢气泵的行为，在公式（2）中，pH2表示供应给燃料电池堆的氢气的压力，vH2表示供应到燃料电池堆的氢气体积，f（vH2）表示描述氢气压力和体积之间关系的函数。
公式（3）描述了氢气泵的行为，其中preg表示氢气泵提供的氢气的压力，vreg表示氢气泵提供的氢气体积，f（vreg）表示描述氢气压力和体积之间关系的函数。
氢燃料电池发动机进气系统的控制策略对于确保系统高效运行至关重要，控制策略包括监控系统性能和调整系统运行基于从监控过程中收到的反馈。
进气系统的主要控制策略之一是压力调节，供应给燃料电池堆的氢气压力需要保持在特定的范围内，以使燃料电池高效运行。
压力调节器用于将供应到燃料电池堆的氢气压力保持在所需范围内，压力调节器根据从系统接收到的压力反馈来调节供应到燃料电池堆的氢气的流量。
如果压力过低，调压器会增加氢气的流量以增加压力，如果压力过高，调压器将降低氢气的流量以降低压力。
进气系统的另一个重要控制策略是流量控制。需要控制供应给燃料电池堆的氢气流量，以确保燃料电池以所需的功率输出运行。
氢气的流量是通过调节氢气泵的速度来控制的。氢气泵的速度根据燃料电池堆功率输出的反馈进行调整。
如果功率输出太低，将增加氢气泵的转速以增加氢气的流量，如果功率输出过高，则会降低氢气泵的转速以降低氢气的流量。
除了压力和流量控制外，还需要控制进气系统的温度，以确保燃料电池在所需温度下运行，进气系统的温度通过冷却和加热系统的组合进行控制。
冷却系统用于散发燃料电池产生的热量，而加热系统用于维持供应给燃料电池堆的氢气的温度。
综上所述，氢燃料电池发动机的进气系统负责向燃料电池堆供应氢气。进气系统由燃油箱、氢气泵、氢气过滤器和氢气压力调节器等多个部件组成。
进气系统的建模对于了解系统的动态和制定控制策略以确保系统高效运行至关重要。进气系统的控制策略包括监控系统的性能，并根据从监控过程中收到的反馈调整系统的运行。
进气系统的主要控制策略包括压力调节、流量控制和温度控制。这些控制策略的成功实施对于确保燃料电池高效运行至关重要，使氢燃料电池成为内燃机的有前途的替代品。
