[发明专利]一种燃料电池水管理闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池水管理闭环控制方法。

背景技术

节能与环保是当今世界的两大主题，燃料电池则是解决这两大问题的极佳方案之一。燃料电池具有结构简单、效率高、零排放等优点，可广泛应用于移动能源或固定电源等诸多领域。水管理是燃料电池技术中的重点和难点，燃料电池水管理的目标是防止燃料电池出现水淹或缺水的现象，使其内部的水含量处于合理的范围内。水管理不佳会直接影响燃料电池的性能甚至缩减燃料电池的使用寿命，但由于其本身具有复杂的多元非线性，因此难以实现精确控制。现有的水管理技术主要以优化设计为主，属于开环控制方法，例如通过排气再循环方案优化气体的增湿以防止燃料电池出现缺水（见：“改善了水管理的具有排气再循环的燃料电池电池”，中国专利公开号为CN109819）；或通过改进燃料电池结构设计来提高水管理能力（见：“用于改进水管理的燃料电池流动场板设计”，中国专利公开号为CN1707836）；或通过改进燃料电池材料特性来改善水管理特性（见：“用于PEMFC双极板水管理的稳定超级疏液涂层”，中国专利公开号为CN102780015A）。这些方法提高了燃料电池水管理的能力，但由于均属于前馈式的开环优化方法，因而适用范围有限，仅满足部分燃料电池系统在部分工况条件下的使用。因此，亟需发明一种基于闭环控制的水管理方法，以实现对目标燃料电池系统进行全工况反馈式的水管理控制，及时有效的防止燃料电池出现水淹或缺水的现象。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃料电池水管理闭环控制方法，实现了燃料电池水管理的闭环控制，可防止水淹或膜干的发生，使燃料电池内部水含量处于合理的范围内。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种燃料电池水管理闭环控制方法，求解燃料电池的阳极气体压力降的理论计算值，设定保证水管理状态良好的阳极气体压力降的控制区间，当阳极气体压力降的数值超出此控制区间时通过调节燃料电池温度使其重新进入控制区内以完成水管理的闭环控制，恢复燃料电池至初始温度后仍可保证其处于良好的水管理状态。

（1）求解各个工况下的氢气压力降的理论值Δp_f，即未发生水淹时的氢气压力降的基准值，根据如下公式求解：