[发明专利]燃料电池系统空气供应内模解耦控制器

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，包括空压机、中冷器、气/气加湿器、电堆、背压阀及连接管路，空压机与中冷器连接，中冷器与气/气加湿器连接，气/气加湿器与背压阀连接，控制器控制背压阀和空压机，控制器接收设于连接管路上的传感器的检测信息；采用本发明技术方案的燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，提供燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，不仅实现被控量的解耦，而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID解耦控制器更好的鲁棒性，同时控制器参数少，整定简单。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统空气供应内模解耦控制器。

背景技术

燃料电池汽车具有安静、高效、零排放(绿色环保)等传统汽车所不具备的优点，因而相关的研究、开发已受到世界诸多国家及车企的重视。相比低压燃料电池系统，高压质子交换膜燃料电池(简称高压燃料电池)系统不但可以进一步提升系统效率，还可以增大系统功率密度、减小系统尺寸和改善水平衡等优势，这在有限的车载空间内具有十分重要的意义。高压燃料电池系统是目前也是未来车用燃料电池发展的趋势。如丰田(TOYOTA)、本田(HONDA)和巴拉德(BALLARD)等公司都采用高压燃料电池作为车用燃料电池系统。高压燃料电池系统的空气供应区别于低压系统鼓风机空气供应的最重要和明显的一点是：该系统是一个多输人一多输出耦合系统，而且还具有较强的非线性、不确定性等特点。作为一个多变量控制系统，高压燃料电池系统的空气供应的压力和流量需要被优化协调控制，从而使系统整体获得良好的动静态特性。

目前，国内外对于高压燃料电池系统的空气流量和进气压力的协同调节鲁棒控制器设计研究还鲜见报道。当系统在大范围内工作时，或者环境温度和压力(如高原环境下)发生较大变化时，系统模型就会和原模型发生较大失配，此时系统的控制性能也会发生不同程度的下降。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，不仅实现被控量的解耦，而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID解耦控制器更好的鲁棒性，同时控制器参数少，整定简单。

为解决上述技术问题，本发明采用了燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，包括空压机、中冷器、气/气加湿器、电堆、背压阀及连接管路，所述空压机与所述中冷器连接，所述中冷器与所述气/气加湿器连接，所述气/气加湿器与所述背压阀连接，所述控制器控制所述背压阀和所述空压机，所述控制器接收设于所述连接管路上的传感器的检测信息。

进一步地，上述技术方案中，所述空压机通过连接管路与所述中冷器连接，所述中冷器通过连接管路与所述气/气加湿器连接。

进一步地，上述技术方案中，所述气/气加湿器连接燃料电池。

本发明所具有的有益效果：本系统针对质子交换膜燃料电池的空气供应系统中空气流量和进气压力控制存在的耦合性问题，应用内模解耦控制策略进行控制器设计，并与PID解耦进行比较。本控制器能够很好地实现流量和进气压力的解耦，而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID解耦控制器更好的鲁棒性。此外，通过适当调节滤波器参数可以方便直观地均衡控制系统的动态性能和鲁棒性以满足实际需要。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供燃料电池系统空气供应内模解耦控制器，包括空压机、中冷器、气/气加湿器、电堆、背压阀及连接管路，空压机与中冷器连接，中冷器与气/气加湿器连接，气/气加湿器与背压阀连接，控制器控制背压阀和空压机，控制器接收设于连接管路上的传感器的检测信息。

空压机通过连接管路与中冷器连接，中冷器通过连接管路与气/气加湿器连接。