[发明专利]燃料电池动力系统中的预测性阴极压缩机速度控制

权利要求书

1.一种预测地控制与燃料电池堆联合使用的压缩机的速度的方法，所述方法包括：

构造控制器以接收对应燃料电池堆和压缩机操作条件的数据；

使用所述所接收的数据通过所述控制器确定未来压缩机出口压力设置点；

通过所述控制器确定在期望燃料电池堆操作点处的至少一个压缩机操作条件；

通过所述控制器确定前馈压缩机速度，所述前馈压缩机速度基于所述所确定的至少一个压缩机操作条件以及压缩机操作数据；以及

通过所述控制器将前馈压缩机速度控制信号传递到所述压缩机以调节其速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述所接收的对应所述燃料电池堆的数据包括堆操作压力设置点和阴极化学当量比设置点中的至少一个。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述堆操作压力和阴极化学当量比设置点是基于所述堆的多个操作点中的每一个的加湿要求确定的。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定未来压缩机出口压力设置点包括操作压降模型，其中使用湍流流量元素和层流流量元素。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个未来压缩机操作条件是选自有下列各项组成的组：预测压缩机进口压力、未来压缩机再循环阀流量、要求的压缩机总流量、预测稳态压缩机进口温度和预测稳态压缩机出口温度。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述确定在期望燃料电池堆操作点处的至少一个未来压缩机操作条件还包括使用焓混合模型和估计压缩机绝热效率中的至少一个。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述压缩机操作数据是从压缩机压力比设置点和修正的压缩机排放率得到的。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述压缩机压力比设置点和修正的压缩机排放率是从压缩机图得到的。

9.一种响应于操作瞬变传递反应剂到燃料电池堆的方法，所述方法包括：

构造控制器以接收对应所述操作瞬变的燃料电池堆数据和压缩机数据；

使用所述控制器使用所述接收的数据确定压缩机出口压力设置点；

使用所述控制器确定在期望燃料电池堆操作点处的至少一个压缩机操作条件；

使用所述控制器基于所述至少一个压缩机操作条件以及压缩机操作数据确定前馈压缩机速度；以及

通过所述控制器将前馈压缩机速度控制信号传递到所述压缩机以调节其速度。

10.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池堆，其包括多个单独的燃料电池，每个燃料电池包括阳极、阴极和设置在所述阳极和所述阴极之间的电解质；

阳极流动路径，其被构造成传送第一反应剂到所述多个单独的燃料电池的所述阳极；

阴极流动路径，其被构造成传送第二反应剂到所述多个单独的燃料电池的所述阴极；

流体泵送设备，其与所述阴极流动路径协作使得所述流体泵送设备能改变到其的所述第二反应剂的量；以及

控制器，其被构造成响应于操作瞬变提供指令到所述流体泵送设备，所述控制器构造成：

接收对应所述燃料电池堆和所述流体泵送机构的操作条件的数据；

使用所述接收的数据确定所述流体泵送设备的未来出口压力设置点；

确定在期望燃料电池堆操作点处的所述流体泵送设备的至少一个操作条件；

基于所述流体泵送设备的所述至少一个操作条件以及所述流体泵送设备的操作数据确定所述流体泵送设备的前馈速度命令；以及

传递前馈控制信号以调节所述流体泵送设备的速度。