随着人类科技的发展和生活水平的提升,能源紧缺渐渐成为人类共同关注的重大问题。传统化石燃料过度开采造成地球能源紧缺,并且带来了环境污染。氢燃料电池是一种新型能源装置,具备工作稳定、无有害气体及效率高等优点。燃料电池供氢系统负责供给燃料至电堆阳极,其氢气利用率低、压强差控制难度大及状态参数不易检测是提高燃料利用率和保证质子交换膜寿命亟待解决的关键问题。本文针对重型卡车的燃料电池氢气供给系统展开研究,主要研究内容如下:基于重型货车CHTC-HT工况进行卡车需求功率分析,对燃料电池电堆、氢气循环泵元件进行了选型与参数匹配。分析了燃料电池供氢管道、氢气循环泵、引射器、比例调节阀等系统部件的原理,建立了供氢系统Simulink模型,并验证了模型的准确性。针对燃料电池重型卡车供氢系统,进行了引射器参数匹配设计,提出高/低负载模式切换控制策略,并基于非线性系统耦合性分析,分别设计了PID-前馈、积分型局部线性化状态反馈及精确线性化反馈三种控制算法控制供氢系统,结果表明精确线性化反馈算法响应迅速且超调量小,在三者中控制效果最优,降低了氢量消耗,并确保压强差在稳定范围内。构建了基于供氢系统局部线性化模型的龙伯格观测器,应用李雅普诺夫第二方法分析了观测器的稳定性。通过选择合适的极点求得增益系数矩阵,搭建观测器模型并进行仿真。仿真结果表明该供氢系统龙伯格观测器具有较高的抗干扰性,实现对阳极氢气分压的准确观测。设计了燃料电池供氢系统硬件在环仿真平台,对燃料电池供氢系统控制策略进行了验证分析。设计控制器的硬件电路并编写软件代码,建立上位机以监测供氢系统运行状况。基于CHTC-HT工况对燃料电池功率曲线进行硬件在环仿真,实验结果表明燃料电池双模式切换控制策略可以较好的跟踪车辆行驶需求功率。