混合动力汽车广义上是指车辆的驱动系统由两个或多个能够同时运转的单一的驱动系统联合组成的多驱动源的汽车，车辆行驶时所需的动力可依据车辆实际所处的状态由一个驱动系统单独提供或者多个驱动系统一起提供。通常所说的混合动力汽车是指油电混合动力汽车，即用传统内燃机和电动机作为混合动力源的汽车。混合动力汽车虽然有诸多优点，但混合动力汽车是以内燃机作为动力的主要来源，终究无法摆脱内燃机的诸多缺点，而且总体成本比传统内燃机汽车要高，系统复杂，维修较为繁琐，长距离高速行驶省油效果并不明显，因此仅仅是一种过渡产品。

燃料电池电动汽车是指用车载燃料电池产生的电能作为动力源的汽车，其所需的燃料一般由纯氢气或者含氢重整气提供。燃料电池电动汽车具有能量转化率高、环境污染小、运行平稳、噪音低、运行平稳可靠、易于维修性等优点。燃料电池电堆中反应过程不涉及到燃烧，能量转化率最高可达80%，实际使用效率是普通内燃机的2倍左右；反应产物为水（若燃料为含氢重整气，则产物含少量的碳氧化物），近似零排放。燃料电池中的质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）以其相对较低的工作温度被认为是替代传统发动机的最佳选择。而且质子交换膜燃料电池使用液态氢气作为燃料，反应产物为清洁无污染的水，一次充气的续驶里程高于传统内燃机汽车，可达400km以上；充气所需要的时间与传统内燃机加油所需时间差不多，短于一般电动汽车的充电时间。

我国传统汽车工业的发展远远落后于世界先进水平,人多油少的国情决定了我国未来的汽车工业必须探索新的发展思路，走具有中国特色的汽车工业发展道路，而且燃料电池电动汽车毫无疑问是我国汽车工业乃至世界汽车工业的发展方向[5]。

1。2国内外研究现状

1。3本文的研究内容及论文结构

本文根据经验公式建立了PEMFC的数学模型，并在AMESim中建立了PEMFC输出特性的动态模型，并进行了仿真研究。然后在Simulink中设计了一种自适应模糊PID控制器，最后利用该控制器和动态物理模型进行了AMESim与Simulink的联合仿真，实现了对PEMFC输出电压的控制。本文依据以上叙述可以分为5个部分：

1）本文的第一章简要叙述了当前的能源现状和燃料电池的特性和优点，概述了质子交换膜燃料电池数学模型的发展历史和研究现状。

2）本文的第二章介绍了燃料电池及其基本工作原理和特点，并在此基础上简述了PEMFC的工作原理及其各个组成部件的结构特点和功能特性，最后介绍了PEMFC发动机系统的组成及其相应功能。

3）本文的第三章首先建立了PEMFC输出特性的数学模型，然后在AMESim中建立了用于研究PEMFC动态特性的物理模型，并且仿真分析了边界条件（温度，空气和氢气流量，加湿等）、几何特征（气体扩散层和电解质的厚度等）和材料的性能（质子传导率等）对PEMFC输出特性的影响。

4）本文的第四章首先介绍了模糊逻辑控制相关的基础理论知识，叙述模糊逻辑控制器的特点和设计步骤，然后利用模糊逻辑编辑器设计模糊逻辑控制器并建立了模糊逻辑系统的仿真模型，然后利用Simulink建立了模糊控制系统模型并进行了仿真分析，再加入PID控制器后完成了自适应模糊PID控制器的设计。最后利用一个三阶传递函数对所设计的自适应模糊PID控制器进行了仿真，并分析了其中比例系数、积分系数和微分系数的调节过程。 

5）本文的第五章在第三章分析的基础上提出了通过调节阳极气体流量和湿度来实现PEMFC电压控制的策略，然后在第三章建立的PEMFC物理模型和第四章建立的自适应模糊PID控制模型基础上，依据要求进行了部分改动后利用接口连接到一起构成了PEMFC输出电压控制模型。对相关参数进行整定和设置后，实现了联合仿真，说明了自适应模糊PID控制可以有效的对PEMFC的输出特性进行控制，保证系统在负载变化时可以稳定的运行。