申请/专利权人：电子科技大学

申请日：2022-03-14

公开（公告）日：2022-11-29

公开（公告）号：CN114678569B

主分类号：H01M8/04992

分类号：H01M8/04992;H01M8/04828;H01M8/04746;H01M8/04701;H01M8/04537

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.29#授权;2022.07.15#实质审查的生效;2022.06.28#公开

摘要：本发明提供一种燃料电池膜含水量闭环管理方法，属于燃料电池技术领域，通过实时测量燃料电池的膜含水量当前值，得到膜含水量的偏差值，经死区控制和PI控制后获得膜含水量调控量，再采用分级控制方法获得燃料电池的阴极进气湿度调控量、电堆运行温度调控量和空气计量比调控量，进而实现对燃料电池膜含水量的控制。本发明按优先级顺序控制阴极进气湿度、电堆运行温度和阴极空气计量比，实现快速及最小代价地调控含水量，以提高运行能效，同时实现对膜含水量的精准调控，避免膜干和水淹故障，提高系统的可靠性和耐久性。

主权项：1.一种燃料电池膜含水量闭环管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：测量获取燃料电池的膜含水量当前值Smea，与预设的膜含水量设定值Sset作差，得到膜含水量的偏差值ΔS＝Sset-Smea；步骤2：对膜含水量的偏差值ΔS进行死区控制，得到死区控制量ΔSlimit，计算公式为： 其中，λ为预设的死区控制参数，λ≥0；步骤3：基于PI控制原理，将死区控制量ΔSlimit转换为膜含水量调控量Oset；步骤4：根据膜含水量调控量Oset，采用分级控制方法对燃料电池的阴极进气湿度、电堆运行温度和空气计量比进行控制，获得对应的阴极进气湿度调控量fRHOset、电堆运行温度调控量fTOset和空气计量比调控量fStOset；所述分级控制方法的控制规则如下： 其中，RHmin和RHmax分别为预设的阴极进气湿度的最小值与最大值；Tmin和Tmax分别为预设的电堆运行温度的最小值与最大值；Stmin和Stmax分别为预设的空气计量比的最小值与最大值；Tnormal为电堆运行温度典型值；Stnormal为空气计量比典型值；k1为阴极进气湿度在受控区间[χ，δ内的变化率；k2为电堆运行温度在受控区间[β，χ和[δ，ε内的变化率；k3为空气计量比在受控区间[α，β和[ε，φ内的变化率；k1、k2和k3均通过燃料电池膜含水量敏感性实验测得，具体为：在燃料电池稳态运行的条件下，保持其它运行条件不变，分别仅改变阴极进气湿度ΔRHset、电堆运行温度ΔTset和空气计量比ΔStset；待燃料电池的膜含水量当前值Smea稳定后，分别记录ΔRHset对应的膜含水量变化量ΔSRH、ΔTset对应的膜含水量变化量ΔST和ΔStset对应的膜含水量变化量ΔSSt；进而获得燃料电池膜含水量在三种运行条件下的敏感度：ΔSRHΔRHset、ΔSTΔTset和ΔSQΔQset，分别对应k1、k2和k3；α、β、χ、δ、ε和φ通过下述公式计算得到： 步骤5：根据阴极进气湿度调控量fRHOset、电堆运行温度调控量fTOset和空气计量比调控量fStOset，对应控制燃料电池的阴极进气湿度、电堆运行温度和空气计量比。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 电子科技大学 一种燃料电池膜含水量闭环管理方法

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