[发明专利]一种水冷PEMFC空气过量系数控制系统及方法

权利要求书

1.一种水冷PEMFC空气过量系数控制方法，其特征在于，该水冷PEMFC空气过量系数控制方法包括以下步骤：

步骤一，水冷型燃料电池系统工作时，调节电子负载到电堆允许的某一电流值I₁，调节空气过量系数为λ₁，记录各单片电池电压值，上位机计算每一时刻采集的单片电池电压数据，计算电压均衡性C_v；

步骤二，保持电流I₁不变，调节空气过量系数λ共m次，记录每一次得到的C_vm，将得到得每一组C_v与λ的关系进行曲线拟合，得到关系曲线C_v＝f(λ)；

步骤三，在电堆输出电流允许范围内调节电堆输出电流n次，重复上述操作过程步骤一和步骤二，得到输出电流I_n条件下的C_v与λ的关系曲线C_v＝f_n(λ)；

步骤四，利用平滑曲线对得到的不同电流值对应的C_v与λ的关系曲线中的最小值点C_v，min与所对应的λ值构成的离散点进行曲线拟合，得到C_v最小条件下的电堆输出电流值I与空气过量系数λ的关系曲线λ＝g(I)；

步骤五，将得到的曲线λ＝g(I)作为水冷PEMFC阴极侧空气过量系数控制策略依据，上位机根据目标电流值对应的空气过量系数计算实际需要的空气流量，然后将流量信号下发至控制器，动态调节空气流量，实现对水冷PEMFC单片电池电压均衡性的直接控制。

2.如权利要求1所述的水冷PEMFC空气过量系数控制方法，其特征在于，质子交换膜燃料电池PEMFC电压均衡性定义为:在某一输出条件下，质子交换膜燃料电池各单片电池电压与平均电压之间的偏离程度，即C_v，

Cv=Σ1n(Vi-V‾V‾)2n·100,]]>

其中Vi为单片电池电压，i为电池序号数，为单片电池平均电压。

3.如权利要求1所述的水冷PEMFC空气过量系数控制方法，其特征在于，PEMFC电堆阴极侧空气过量系数λ的设定值要满足电堆参数中的允许范围。

4.如权利要求1所述的水冷PEMFC空气过量系数控制方法，其特征在于，PEMFC电堆输出电流的设定要不大于电堆允许的最大输出电流值。

5.一种如权利要求1所述的水冷PEMFC空气过量系数的控制方法，其特征在于，该水冷PEMFC空气过量系数的控制方法水冷PEMFC空气过量系数控制系统，包括：PEMFC电堆、电子负载、电流传感器、数据采集卡、上位机、控制器、质量流量计；

质量流量计，连接PEMFC电堆，用于调节PEMFC电堆所需的空气流量；

电流传感器，用于感受PEMFC电堆电流信息，并能将检测感受到的信息变换成为电信号输出至电子负载和数据采集卡；

电子负载，与电流传感器连接，用于调节PEMFC电堆的输出电流值；

数据采集卡，与PEMFC电堆和电流传感器连接，用于将实时采集的电流值经过A/D转换送入上位机；

上位机，与数据采集卡连接，接收数据采集卡转换的电流值，用于实时计算电堆输出电流需要消耗的空气流量值并与相应电流下最佳空气过量系数λ相乘，确定实际需要送入电堆的空气量；

控制器，与上位机连接，用于接收上位机的空气流量信号，控制质量流量计，调节所需的空气流量。