[发明专利]一种高效率燃料电池配气控制系统与方法

权利要求书

1.一种高效率燃料电池配气控制系统，其特征在于，所述系统包括：

燃料电池系统部件阴极侧，包括空气流量计、空压机、增湿器、节气门、温度传感器、压力传感器；

燃料电池系统部件阳极侧，包括开关阀、比例阀、氢气循环泵、进堆压力传感器、排氢阀；

所述空气流量计用于检测阴极侧进堆空气流量值，所述空压机用于给燃料电池供氧，所述增湿器用于给进堆空气增加湿度，所述节气门用于调节阴极侧空气压力，所述温度传感器和压力传感器用于检测进堆空气温度和压力；

所述开关阀用于控制器阳极侧进堆开关，所述比例阀用于调节阳极侧进氢压力，所述氢气循环泵用于将未反应的氢气泵到进氢管路，所述进堆压力传感器用于检测进堆氢气压力，所述排氢阀用于排出电堆内水汽和其他杂质气体。

2.根据权利要求1所述的一种高效率燃料电池配气控制系统，其特征在于，所述系统还包括散热模块、DCDC以及负载；所述散热模块用于给电堆散热，所述DCDC用于根据负载动态功率使燃料电池输出驱动电流。

3.一种利用权利要求1或2所述系统实现的高效率燃料电池配气控制方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：

在燃料电池阴极侧，根据所使用电堆本身特性得出电堆输出电流与空气进气量的关系，由空气进气量计算出理论空气消耗量，以理论空气消耗量乘以计量比作为目标值，空气流量计的监测值作为反馈，闭环PID控制空压机转速；并根据所使用电堆本身特性得出电堆输出电流与所需空气压力的关系，并将此压力作为目标值，以空气压力传感器的值作为反馈，闭环PID控制节气门的开度；

在燃料电池阳极侧，根据所使用电堆本身特性得出电堆输出电流与所需氢气压力的关系，并将此压力值作为目标值，以进氢压力传感器的值作为反馈，闭环PID控制比例阀的开度；根据燃料电池系统输出电流查表得到对应氢气循环泵转速，根据燃料电池系统输出电流查表得到排氢阀开启和关闭的时间。

4.根据权利要求3所述的高效率燃料电池配气控制方法，其特征在于，所述空压机转速的计算公式如下：

e为目标流量与当前空气流量计的流量差值，K_p、K_i、K_d是标定参数，k为系统运行周期，u为控制输出的空压机转速。

5.根据权利要求3所述的高效率燃料电池配气控制方法，其特征在于，所述节气门开度的计算公式如下：

e为目标空气压力与当前空气压力差值，K_p、K_i、K_d是标定参数，k为系统运行周期，u为控制节气门开度。

6.根据权利要求3所述的高效率燃料电池配气控制方法，其特征在于，所述比例阀开度的计算公式如下：

e为目标氢气压力与当前氢气压力的差值，K_p、K_i、K_d是标定参数，k为系统运行周期，u为控制比例阀开度。