[发明专利]一种燃料电池空气过量比控制方法及系统

权利要求书

1.一种燃料电池空气过量比控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)实时测量空气系统尾排气的氧浓度，将氧浓度测量值与氧浓度参考值作比较，当氧浓度测量值大于氧浓度参考值，记空气系统尾排气处于富氧态，否则记为贫氧态；

2)根据氧浓度测量值与氧浓度参考值之间的差值计算对氢气进气量进行PID控制时的反馈常数K；

3)判断当前空气系统尾排气的含氧状态，若当前空气系统尾排气处于富氧态，而上一时刻空气系统尾排气处于贫氧态，则将所述反馈常数K上加上第一预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；

若当前空气系统尾排气及上一时刻空气系统尾排气均处于富氧态，则将所述反馈常数K上加上第二预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；

若当前空气系统尾排气处于贫氧态，而上一时刻空气系统尾排气处于富氧态，则将所述反馈常数K上减去第一预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；

若当前空气系统尾排气及上一时刻空气系统尾排气均处于贫氧态，则将所述反馈常数K上减去第二预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；

所述第一预定比例值大于第二预定比例值；

所述氢气进气量计算公式为：Hv＝(1+Kˊ)*Hp，Hp＝f(I，Q)，其中，Hv为氢气进气量，Hp为氢气基本进气量，I为燃料电池电流，Q为空气进气量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池空气过量比控制方法，其特征在于，所述反馈常数K的计算公式为：K＝Ki*∑(M*(λ-N))，其中，Ki为积分常数，M为氧浓度差值调节系数，λ为氧浓度测量值，N为氧浓度参考值。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池空气过量比控制方法，其特征在于，根据燃料电池电流或/和氢气基本进气量不同，设定相应的第二预定比例值，并事先存储，以用于在调节氢气进气量时，选择当前燃料电池电流或/和当前氢气基本进气量所对应的第二预定比例值确定反馈常数Kˊ。

4.一种燃料电池空气过量比控制系统，其特征在于，该系统包括燃料电池控制器及与燃料电池控制器连接的空气流量计、氧浓度传感器、电流传感器及氢气调节阀，所述氧浓度传感器用于实时测量空气系统尾排气的氧浓度；所述电流传感器用于测量燃料电池输出电流，所述空气流量计用于测量燃料电池的空气进气量，所述电池控制器用于通过以下过程调节氢气进气量：根据氧浓度测量值与氧浓度参考值之间的差值计算对氢气进气量进行PID控制时的反馈常数K；判断当前空气系统尾排气的含氧状态，当氧浓度测量值大于氧浓度参考值，记空气系统尾排气处于富氧态，否则记为贫氧态；若当前空气系统尾排气处于富氧态，而上一采样时刻空气系统尾排气处于贫氧态，则将所述反馈常数K上加上第一预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；若当前空气系统尾排气及上一采样时刻空气系统尾排气均处于富氧态，则将所述反馈常数K上加上第二预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；若当前空气系统尾排气处于贫氧态，而上一采样时刻空气系统尾排气处于富氧态，则将所述反馈常数K上减去第一预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；若当前空气系统尾排气及上一采样时刻空气系统尾排气均处于贫氧态，则将所述反馈常数K上减去第二预定比例值作为当前用于计算氢气进气量的反馈常数Kˊ；所述第一预定比例值大于第二预定比例值；所述氢气进气量计算公式为：Hv＝(1+Kˊ)*Hp，Hp＝f(I，Q)，其中，Hv为氢气进气量，Hp为氢气基本进气量，I为燃料电池电流，Q为空气进气量。

5.根据权利要求4所述的燃料电池空气过量比控制系统，其特征在于，所述反馈常数K的计算公式为：K＝Ki*∑(M*(λ-N))，其中，Ki为积分常数，M为氧浓度差值调节系数，λ为氧浓度测量值，N为氧浓度参考值。

6.根据权利要求4或5所述的燃料电池空气过量比控制系统，其特征在于，所述燃料电池空气过量比控制系统包括存储器，所述存储器用于事先存储不同燃料电池电流或/和当前氢气基本进气量下的第二预定比例值。