燃料电池重型载货车由于零污染、低噪声、续航里程长,成为新能源汽车行业发展的重点对象,但是同时重卡汽车功率需求大,工作区间宽,单堆大功率燃料电池发动机存在启动频繁、辅机消耗高、效率低等问题。采用双堆燃料电池发动机协调控制方案,建立合理的双堆燃料电池发动机动力系统功率分配策略是提高燃料电池载货汽车动力系统效率,降低能耗的关键。本文针对重卡用双堆燃料电池发动机协调控制策略展开研究,主要研究内容如下:首先进行了双堆燃料电池的拓扑结构分析及选型匹配。针对双堆燃料电池系统的各部件的连接形式及优缺点,确定燃料电池动力系统的拓扑结构,并选用动力电池作为双堆燃料电池系统的辅助能源。在此基础上对各关键部件进行选型及参数计算。其中针对质子交换膜燃料电池系统进行数学建模及效率分析。并得到燃料电池系统的高效率功率区间,将该区间作为功率分配策略的依据。然后基于双堆系统效率分析,提出基于模式切换的功率分配策略。以提高系统效率为目标,根据负载需求功率及动力电池的SOC划分系统的工作模式。对双堆燃料电池内部、燃料电池与动力电池之间的功率进行分配,基于模式切换的功率分配策略,根据不同的功率需求将双堆燃料电池系统的工作状态划分为不同的工作模式,然后基于燃料电池的效率曲线为燃料电池设定工作区间。该策略实现了对负载功率的合理分配,提高了双堆燃料电池系统的效率,降低了系统的的氢耗。然后基于无源控制理论对双堆系统进行了控制器的设计,使双堆系统的实际输出功率能够实时准确跟随控制策略的输出参考功率。将功率分配策略与无源控制器相结合,根据负载需求功率的变换进行仿真,验证系统输出功率的稳定性以及控制器对提高系统的响应速度的有效性。最后针对双堆燃料电池重型载货车,基于AVL Cruise车辆仿真平台搭建整车模型,将Simulink中设计的功率分配策略生成C代码通过DLL接口嵌入整车模型当中进行联合仿真。选取C-WTVC重型商用车瞬态循环工况进行整车动力性验证及控制策略的经济性验证。结果表明本文设计的基于模式切换的功率分配控制策略对系统效率有明显提升,降低系统氢耗,无源控制器的设计使系统在满足负载需求功率的基础上,提高了响应速度与稳定性,适应重型载货车的工况要求。