PIC18F2580单片机基于LabVIEW的燃料电池测控系统研究(3)
到目前为止，人们对质子交换膜燃料电池的研究已经成为主流研究方向，并且有可能在很短的时间内从实验变为商用。商用的意义在于既能提高利用效率，同时还能减少污染物的排放，保护环境。现阶段可以应用PEMFC的领域包括太空领域、汽车领域以及军事领域，以下对各领域中燃料电池的应用情况作一个简单的介绍：
首先，质子交换膜燃料电池应用的领域是太空领域。由于其具有的别的能源所不具备的一些优点和特色，比如质量较轻，不会产生震动，能够持续稳定地提供电能和热能等，20世纪60年代，美国General Electric生产的质子交换膜燃料电池成为为Gemini航天项目提供动力的第一个燃料电池，这也是燃料电池的第一次商用，具有重要的意义。自此之后，在太空领域中PEMFC的使用次数越来越多，使用频率也越来越大。
其次，汽车领域。目前来看，传统汽车的动力是由内燃机来提供的，内燃机在工作过程中会排放大量对环境有害的气体，造成环境污染，因此，各国都在努力通过立法的方式强制车企多生产排量比较低的汽车[13]。由于PEMFC以氢作为燃料，如果利用PEMFC来替代内燃机给汽车提供动力，其使用的效率可以提高到60%，更重要的是大大地减少了二氧化碳的排放量，减少量可达到72%。因此，目前许多的车企都有意开发利用PEMFC。
最后，军事领域。由于PEMFC具有低噪音，无污染，高效率等特点，而这些特点又特别符合军事工作对电力的要求，所以军事应用可以说是PEMFC最适合的市场。1983年，加拿大国防部发现这种燃料电池具有多种军事应用途径，于是开始提供资金并支持巴拉德动力(BallardPower)公司研究这类电池[14]。
氢气的反应量、负载的大小以及电池堆的温度变化等条件都会对PEMFC工作时的性能产生影响，因此为了保证PEMFC可以持续、稳定、高效地工作，就一定要对上述的影响因素进行监控和检测，也就是说采取一定的有效措施来观察和记录PEMFC在运行过程中的一些重要状态，对记录收集到的信息进行一定的分析和妥善的处理，这样可以在第一时间预测到PEMFC在工作过程中产生的故障，并对其进行诊断和排除，从而保证了电池运行状态的稳定和高效。现阶段国内外都已经展开了对燃料电池测控系统的研究，目的是能够开发出一套方便的，实用性和通用性都很强的检测控制系统。不论是在PEMFC的研发过程中，还是在其工作过程中，这套测控系统都非常有用[15]。
1.2 PEMFC测控系统的研究现状
1.3 本文章节安排
本文的研究对象是质子交换膜燃料电池，针对它研究并设计了一个可以由上位机软件和硬件控制的PEMFC测控平台 [23]。本文的章节安排如下：
第一章阐述了PEMFC的氢氧离子的作用原理，对于燃料电池目前的研究现状和意义作了概述。
第二章确定了总体的PEMFC测控系统设计方案，然后确立了下位机控制系统的硬件模块设计，以及上位机系统的总体框架方案。
第三章建立了上、下位机约定的通信流程，采用RS232串口通信协议，利用VISA模块实现了上、下位机通信。
第四章研究了PID和模糊控制算法，并在MATLAB中设计了模糊控制器并进行了仿真，对控制器的控制效果进行了验证。
第五章着重根据PID和模糊控制原理设计了PID控制器和模糊控制器，利用LabVIEW进行控制器的仿真，然后对两种控制器的控制效果进行了比较。
结论部分总结了本文，并且提出了需要继续改进的地方。