1 目的及意义（含国内外的研究现状分析 ）

1.1目的及意义

能源是人类社会向前发展的源动力，能源技术的发展是衡量一个国家经济发展水平和生活水准的重要指标之一。人类社会的每一次进步都与能源技术的突破与创新不可分割。但现有的能源结构及人类的不合理利用，给人类社会带来“重创”：酸雨、温室效应、全球气候变暖、空气污染、臭氧层破坏等环境问题在一步步“逼迫”人类重视能源结构的转型。而寻求高效、清洁和可持续发展的新能源技术也是全球各国必须面对和重视的问题。而燃料电池以其高效、节能、零排放等优势，越来越受到各国政府和汽车产业界的重视。

燃料电池（Fuel Cell，FC）作为继火电、水电、核电之后的第四代发电方式，被誉为21世纪清洁、高效的动力源，受到人们广泛的关注，燃料电池技术也在飞速的发展。燃料电池是一种能有效控制燃料和氧化剂的化学反应，并将其中的化学能直接转化为电能的电化学装置，是一种把燃料中的化学能转换成电能的能量转换器.燃料电池虽然名叫“电池”，但实际和电池是有区别的，电池属于储能器范畴，而燃料电池不储能，本质上只是一个能量转换器，更像是一台“发电机”。

燃料电池作为一种新型的绿色动力源，由于高效率和低排放等众多优点，逐渐成为了车载发动的研发重点。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性。同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。控制系统对于整车动力系统与结构设计的优化和控制智能化有巨大的推动作用。

现阶段阻碍燃料电池发动机发展的一大问题是其可靠性，燃料电池发动机只有具有更高的可靠性，为整车提供优良的动力性，才能获得用户的认可。要提高燃料电池发动机的可靠性，充分发挥其优势，除了要提高燃料电池本身性能和改进生产工艺以外，控制系统的作用更是举足轻重。本毕业设计对燃料电池发动机控制器硬件电路的设计进行了阐述。

1.2国内外的研究现状

海外燃料电池车市场已趋近商业化运用阶段：日韩、北美、欧洲等燃料电池相关技术发展迅速，完成基本性能的开发，部分核心技术问题得到解决。各国车商已经开始生产燃料电池汽车：丰田Mirai 、本田Clarity、奔驰F-Cell EQ Power 等。各国政府加快加氢站建设，燃料电池车市场逐步开启。

性能方面:世界各国加速对车用燃料电池研发，能量效率、功率密度与比功率、低温启动等特性方面取得了突破性的进展，为燃料电池车大规模量产打下基础。（1）功率密度与比功率：模块功率密度大幅提升，丰田Mirai模块功率密度达到3.1kw/L。（2）低温启动：丰田等燃料电池汽车实现-30°C启动。（3）续航里程：丰田Mirai达650公里。商业化方面:日韩与欧美企业率先开启燃料电动车商业化进程。例如通用Equinox、丰田Mirai、本田Clarity、奔驰F-Cell EQ Power等 。

在国内，佛山和北京已有燃料电池公交大巴运行，京东、申通等物流公司开始试用燃料电池物流车。伴随着上海500辆氢燃料电池物流车的示范推广运营工作，未来产品下线将进一步加速。现阶段已有多地规划发展燃料电池，仅看上海、佛山、武汉、盐城四地的规划，到2020年燃料电池车数量将达到万辆。