面对传统化石能源紧缺和污染物排放的现状,新能源汽车研发成为汽车产业发展的主流方向。燃料电池汽车由于其零排放、续航里程长的独特优势,而且与纯电动汽车相比应用在长距离运输成本更加低廉,受到了广泛的关注。燃料电池发动机作为燃料电池汽车动力系统的重要组成部分,需要平稳快速响应而且能够满足功率需求。空气供给系统负责将大气中的空气输送到燃料电池阴极参与电化学反应,供应充足的空气流量避免出现氧饥饿现象,同时防止出现气体对质子交换膜产生冲击,是提升燃料电池发动机性能及寿命的关键。本文针对重卡用大功率燃料电池发动机空气供给系统气体供应控制策略展开研究,主要研究内容如下:根据燃料电池重型卡车整车动力要求及系统方案,对燃料电池发动机内部的电堆、离心式空压机等重要部件进行了匹配计算,在Matlab/Simulink中建立了包括燃料电池电堆、空压机、电子节气门等的燃料电池发动机仿真模型,为后续开展空气供应控制策略研究搭建了仿真平台。对离心式空压机和电子节气门的结构进行了介绍,分析二者工作状态对燃料电池输出电压的影响。探究不同负载下过氧比数值变化对燃料电池发动机净输出功率的影响规律,获得不同负载下基于最大输出净功率的最优过氧比。并结合离心式空压机防喘振的要求和离心式空压机Map图,确定了空压机的工作需求曲线。基于离心式空压机输入电压与燃料电池发动机阴极入口处空气流量的关系设计前馈模块,提出对空气供给系统的前馈-PID控制策略。并针对电堆入口处空气流量和压强的独立精准控制问题,分别提出内模解耦控制及改进型Butterworth滤波器的内模解耦控制策略。解决了空气流量与压强控制相互影响,空气流量回路响应稳态性较差的问题,具有较好的鲁棒性,在小范围模型失配下仍然适用,具有可调参数多的优点,可以满足不同的使用需求。基于TC1782开发板硬件和NI Veri Stand软件平台,搭建硬件在环仿真测试平台,并在Veri Stand软件中开发监控界面,对燃料电池发动机空气供给系统内模解耦控制策略进行了验证。