Abstract
本論文提出質子交換膜式燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel cell）的穩態數學模型，與直接噴射式汽油引擎（Direct Injection Engine）的動態模型，並據此分析燃料電池與直噴式引擎作為混成電動機車動力源，對動態性能之影響。本論文以基本電化學理論建立PEM燃料電池的穩態模型，包括活化能、反應物濃度與歐姆電阻對單電池端電壓的影響，並以散熱模型決定其最大額定電流，來預測PEM燃料電池在給定操作條件下的性能。直噴式引擎的數學模式則以系統動態鍵結圖（Bond Graph）建立，在高負載下使用均勻燃燒模式，在低負載下用稀薄燃燒模式，可觀察暫態時的各種現象。為了因應行車阻抗的不確定變化，設計一個簡易而具有強健性能的滑動模態控制器（Sliding Mode Controller）。數值模擬結果顯示，PEM燃料電池電動機車，與直噴引擎混成動力電動機車搭配滑動模態控制器，對行車型態車的車速追蹤，具有良好的響應。