[发明专利]用于燃料电池水管理的闭环控制

权利要求书

1.一种用于维持燃料电池的目标电化学阻抗(ECI)的方法，该目标电化学阻抗对应于燃料电池的目标水合状态，该方法包括：

基于电流运行条件，确定燃料电池的目标电化学阻抗(ECI)；

确定燃料电池的实际电化学阻抗；

将实际电化学阻抗与目标电化学阻抗进行比较；以及

基于实际电化学阻抗与目标电化学阻抗的偏差，调节到达燃料电池的阴极流；

其中，确定燃料电池的目标电化学阻抗的方法包括：

在横跨阴极流速的范围下确定燃料电池的电化学阻抗；

在横跨阴极流的范围下确定电化学阻抗的变化率；以及

将燃料电池的目标电化学阻抗识别为在电化学阻抗的变化率的变化是最大的点上的电化学阻抗。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所考虑的运行条件是由燃料电池输出的电流和燃料电池的冷却剂出口。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于确定燃料电池的实际电化学阻抗的方法包括：

验证燃料电池的稳定运行条件；

测量由燃料电池输出的电流并记录第一电流值；

测量燃料电池两端的电压并记录第一电压值；

干扰从燃料电池输出的电流；

验证由燃料电池输出的电流和燃料电池两端的电压在电流干扰后已稳定；

测量由燃料电池输出的电流并记录第二电流值；

测量燃料电池两端的电压并记录第二电压值；以及

通过将第一电压值和第二电压值之间的差值除以第一电流值和第二电流值之间的差值，确定燃料电池的电化学阻抗。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，控制器配置为利用闭环控制系统确定对到达燃料电池的阴极流的调节；以及

其中，闭环控制系统包括前馈回路和反馈回路，该前馈回路从燃料电池的电流的测量到达阴极流，该反馈回路基于实际电化学阻抗到达阴极流。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于实际电化学阻抗的反馈回路配置为增强闭环控制系统的瞬态行为。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，当燃料电池的电流保持稳定时，阴极流和目标电化学阻抗将保持稳定，从而提供准线性化以促进利用闭环控制系统。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，控制器配置成使得阴极流和目标电化学阻抗对电流变化的瞬态响应时间是基于反馈回路的幅度而能够调节的。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，控制器配置为通过利用闭环控制系统的频域和时域表示而预测闭环控制系统的瞬态行为。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，当电流恒定时，频域表示反映阴极流和实际电化学阻抗之间的关系是线性且时不变的系统。

10.根据权利要求4所述的方法，其中，闭环控制系统利用三个经过测量的系统参数，该系统参数取决于燃料电池的电流和控制器选择的至少三个控制参数，以便实现将实际电化学阻抗调节到目标电化学阻抗的目的。

11.根据权利要求4所述的方法，其中，使用闭环控制系统的频域表示而确定控制参数。

12.根据权利要求4所述的方法，其中，闭环控制系统进一步包括从电化学阻抗到燃料电池的电流的反馈回路。