[发明专利]一种燃料电池膜含水量闭环管理方法

权利要求书

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S_mea，与预设的膜含水量设定值S_set作差，得到膜含水量的偏差值ΔS＝S_set-S_mea；

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ΔS_limit，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ΔS_limit转换为膜含水量调控量O_set；

步骤4：根据膜含水量调控量O_set，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f_RH(O_set)、电堆运行温度调控量f_T(O_set)和空气计量比调控量f_St(O_set)；

所述分级控制方法的控制规则如下：

其中，RH_min和RH_max分别为预设的阴极进气湿度的最小值与最大值；T_min和T_max分别为预设的电堆运行温度的最小值与最大值；St_min和St_max分别为预设的空气计量比的最小值与最大值；T_normal为电堆运行温度典型值；St_normal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ΔRH_set、电堆运行温度ΔT_set和空气计量比ΔSt_set；待燃料电池的膜含水量当前值S_mea稳定后，分别记录ΔRH_set对应的膜含水量变化量ΔS_RH、ΔT_set对应的膜含水量变化量ΔS_T和ΔSt_set对应的膜含水量变化量ΔS_St；进而获得燃料电池膜含水量在三种运行条件下的敏感度：ΔS_RH/ΔRH_set、ΔS_T/ΔT_set和ΔS_Q/ΔQ_set，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f_RH(O_set)、电堆运行温度调控量f_T(O_set)和空气计量比调控量f_St(O_set)，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。

2.根据权利要求1所述燃料电池膜含水量闭环管理方法，其特征在于，步骤1中所述燃料电池的膜含水量当前值S_mea，通过测量燃料电池的交流阻抗谱或局部阻抗信息获得。

3.根据权利要求2所述燃料电池膜含水量闭环管理方法，其特征在于，通过测量中频段单频点的阻抗相位获得燃料电池的膜含水量当前值S_mea。