[发明专利]一种燃料电池系统输出电压的控制方法

说明书

本发明公开一种燃料电池系统输出电压的控制方法，包括：采集燃料电池系统实时输出电压；将期望电压值与实测电压值输入恒电压控制运算单元，分别获取阴极压力值和过量系数修正值；根据燃料电池系统输入电流采用前馈查表找出对应的过量系数值；将恒电压控制运算单元输出的过量系数修正值加到查出的过量系数上；将修正后的过量系数输入到转换器得到空气质量流量；将空气质量流量和阴极压力两个变量输入到多变量闭环控制运算单元，得到空压机转速和背压阀开度；将空压机转速和背压阀开度作为燃料电池系统的输入参数输入到燃料电池系统中，得到燃料电池输出电压以及空气质量流量和阴极压力；分别将燃料电池输出参数反馈到各自的控制单元形成闭环控制。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统控制技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统输出电压的控制方法。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为直流电能的发电装置。其工作原理是通过电化学反应把物质的化学能转化为电能，并且燃料电池进行化学反应所需的物质是由外部不断补充的，只要供应燃料，就能源源不断地输出电能和热能。简而言之，燃料电池就是能量转换装置。

燃料电池提供的电压受电堆输入空气过量系数、供气压力、电堆温度、电堆湿度等因素的影响，一般而言，前二者容易调节且过程较快；同时燃料电池的电压也会随着电流负载的变化而显著变化。因此燃料电池动力通常使用DC/DC变换器调节。

DC/DC变换器的使用不仅会增大系统体积与重量，同时还会增加系统成本。因此提出了一种燃料电池与锂电池直接混合的结构，在这种结构中取消DC/DC变换器，这种结构能够提高系统的效率，同时降低了整个系统的成本，系统结构变简单。

对燃料电池采用恒电压控制可以进一步提高电堆寿命。

在燃料电池与锂电池直接混合的结构中，燃料电池与锂电池并联工作在相同的电压下，因此需要保证燃料电池系统的输出电压与锂电池的电压相同。这就需要采用一种燃料电池系统输出电压的控制方法来满足这种结构的需求。

发明内容

本发明的目的是为了在燃料电池与锂电池直接混合系统中提供一种保证燃料电池输出电压与锂电池电压保持一致的控制方法，为燃料电池与锂电池直接混合结构的实现提供可能。通过控制阴极氧气的分压力来改变燃料电池的极化曲线，保证燃料电池输出电压不变的条件下，燃料电池的输出电流可以在一定的范围内发生变化，以此来改变燃料电池堆输出功率，满足负载的各种变化要求。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种燃料电池系统输出电压的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1）采集燃料电池系统实时输出电压；

2）将期望电压值与实测电压值输入恒电压控制运算单元，分别获取阴极压力值和过量系数修正值；

3）根据燃料电池系统输入电流采用前馈查表找出对应的过量系数值，具体为：

31）测定燃料电池系统的输入电流；

32）设计过量系数前馈表，指定过量系数前馈表中输入电流与过量系数之间的关系；

33）根据实时的燃料电池输入电流找出过量系数的大小；

4）将恒电压控制运算单元输出的过量系数修正值加到查出的过量系数上；

5）将修正后的过量系数输入到转换器得到空气质量流量；

6）将空气质量流量和阴极压力两个变量输入到多变量闭环控制运算单元，得到空压机转速和背压阀开度；

7）将空压机转速和背压阀开度作为燃料电池系统的输入参数输入到燃料电池系统中，得到燃料电池输出电压以及空气质量流量和阴极压力；