[发明专利]燃料电池系统中的自适应压缩机喘振控制

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池堆，其具有阳极入口和阴极入口；

空气压缩机，其与所述阴极入口流体连通；

至少一个传感器，其适于测量喘振指示；以及

控制器，其与所述至少一个传感器电气通信，并构造成响应于测 量的喘振指示调节可适应的压缩机图，且基于该可适应的压缩机图建 立所述空气压缩机的操作设定点。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述传感器为压力传 感器、速度传感器和质量流量计之一。

3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述控制器包括存储 器。

4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中所述可适应的压缩机 图存储在所述控制器的所述存储器中。

5.如权利要求1所述的燃料电池系统，还包括联接到所述空气压 缩机且与所述控制器电气通信的电机，所述控制器构造成控制所述电 机的速度并保持所述空气压缩机的所述操作设定点。

6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述可适应的压缩机 图包括喘振线和可调节的喘振控制距离SCD中的至少一项。

7.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述方法包括下列步骤：

a)提供所述燃料电池系统，该燃料电池系统包括具有阳极入口和 阴极入口的燃料电池堆、与所述阴极入口流体连通的空气压缩机、适 于测量喘振指示的至少一个传感器、以及与所述至少一个传感器电气 通信的控制器；

b)提供用于所述空气压缩机的可适应的压缩机图，所述压缩机图 具有喘振线和喘振控制距离SCD；

c)基于所述可适应的压缩机图建立所述空气压缩机的初始操作设 定点；

d)监测所述喘振指示；

e)基于监测到的喘振指示调节所述可适应的压缩机图；

f)基于调节的可适应的压缩机图确定期望操作设定点；

g)基于调节之后的所述可适应的压缩机图建立所述空气压缩机的 适合的操作设定点；以及

h)重复步骤d)-g)，从而最优化所述空气压缩机的所述可适应 的压缩机图。

8.如权利要求7所述的方法，其中在建立初始操作设定点的步骤 中使用的所述可适应的压缩机图包括所述空气压缩机的统计的喘振线 和统计的SCD。

9.如权利要求7所述的方法，其中监测所述喘振指示的步骤包括 测量压力比和质量流率中至少一项的波动以检测初始喘振。

10.如权利要求7所述的方法，还包括在关闭所述燃料电池系统 时将所述可适应的压缩机图存储在存储器中的布骤，以备下一次操作。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述调节所述可适应的压缩 机图包括下列之一：

i)如果检测到初始喘振则增大所述SCD；

ii)如果未检测到所述初始喘振且未达到所述SCD的期望阈值则 减小所述SCD；

iii)如果已经达到所述SCD的所述期望阈值则保持所述SCD，并 重复步骤d)-e)，直到检测到所述初始喘振为止。

12.如权利要求11所述的方法，其中当检测到初始喘振时，将所 述SCD增大第一增量，当未检测到所述初始喘振时，将所述SCD减小 第二增量，所述第一增量大于所述第二增量。

13.如权利要求11所述的方法，其中减小所述SCD的步骤被执 行一次或多次，直到检测到初始喘振和达到所述SCD的所述期望阈值 中的一项为止。

14.如权利要求11所述的方法，其中如果所述初始操作设定点导 致初始喘振，那么所述SCD的期望阈值为大于在建立所述初始操作设 定点的步骤中使用的所述SCD的值。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述SCD的期望阈值比在 建立所述初始操作设定点的步骤中使用的所述SCD高1％。