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随着环境污染、能源短缺、气候变化等问题日益严重，质子交换膜燃料电池汽车以其高效、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。车用燃料电池发动机系统是燃料电池汽车的关键组成部分，如何设计控制系统以实现车用燃料电池发动机的稳定运行是本文研究的主要内容。本文针对车用燃料电池发动机控制系统，采用了分布式网络化的控制系统架构，进行了控制系统硬件平台、控制系统软件平台、燃料电池系统建模、控制算法和实验验证等方面的研究，搭建了一套完整的燃料电池发动机控制系统，并完成实验验证。论文完成了以32位微控制器MPC5644A为数字核心的主控制器硬件设计，以16位微控制器MC9S12XEP100为数字核心、以英飞凌TLE6209为电子节气门驱动的辅控制器硬件设计；实现了控制代码的一键式自动生成，即控制器上层控制策略和底层驱动配置同时在Matlab/Simulink模型中完成，并利用实时工作间生成可执行代码，调用集成开发环境Codewarrior IDE，将生成的代码编译链接并下载到控制器中；另外还设计了辅控制器的软件和燃料电池发动机控制系统网络通讯协议；对车用燃料电池发动机电堆及各附件进行了建模，并设计了燃料电池发动机系统的控制算法，包括启停逻辑与状态切换、冷却系统控制、空气系统控制、氢气系统控制、故障诊断与容错控制等子模块。对各子模块分别进行了调试和验证，通过后再整合成上层算法并将其调试通过。本文搭建了燃料电池试验台架，对研制的控制系统的功能进行了验证，并对车用燃料电池发动机进行了初步的匹配标定。论文还根据测试数据对燃料电池发动机系统的能效进行了能流图分析。本文所开发的燃料电池发动机控制系统满足功能需求，能够保证燃料电池发动机稳定运行。本文的工作为后续的燃料电池发动机系统优化控制奠定了基础。