[发明专利]一种HT-PEM甲醇水燃料电池功率自适应调整方法

说明书

本发明公开了一种HT‑PEM甲醇水燃料电池功率自适应调整方法，属于燃料电池技术领域，通过主控制器实时检测电堆输出功率Po和负载输出功率P1，并将检测出的电堆输出功率Po和负载输出功率P1作对比，当电堆输出功率Po等于负载输出功率P1时，主控制器不处理；当电堆输出功率Po与负载输出功率P1不匹配时，主控制器通过粗调控制外环路和细调控制内环路相结合，使得电堆输出功率Po与负载输出功率P1相匹配。本发明负载动态响应能力好，可以做到自适应调节，控制响应速度快，基本无延迟，控制过程平滑，不会引起系统震荡，稳定性高。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种HT-PEM甲醇水燃料电池功率自适应调整方法。

背景技术

基于HT-PEM的甲醇水燃料电池具有燃料适应性强，使用寿命长，输出功率大的特点，具有很好的市场推广前景，但是由于电池的动态响应能力较差，特别是在燃料电池进入稳定发电阶段后，当负载发生较大波动时，甲醇水燃料电池的电堆氢气进气量无法及时根据负载情况进行调整，从而导致燃料电池的重整室或燃烧室的温度发生剧烈波动，直至发生超温保护，中断发电过程。

因此，需要设计良好的燃料电池功率自适应调整方法，扩展燃料电池的动态响应能力，才能使燃料电池的工作过程稳定可靠。

现有HT-PEM甲醇水燃料电池输出功率的调整方法为：

当预测到输出功率即将升高，即输出功率需求变大时，先反向调节燃料电池电堆的供氧量，使电堆输出功率先变小，再由于电堆功率变小导致燃料电池重整室的氢气产生量变大，从而带动燃料电池电堆输出功率增加，反之亦然。

该方法可以在一定情况下调节燃料电池电堆的输出功率，但会产生相应的问题：

1、该方法仅适用于燃料电池负载变化已知的情况下使用，而当真实负载发生波动时，因无法预知输出功率的变化方向，故该方法无法起作用；

2、该方法的功率调节过程较为缓慢，延迟现象明显，动态性能差；

3、该方法由于在调节功率时会先反向调节功率，有可能在某些情况下引起系统震荡，有控制中断的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种HT-PEM甲醇水燃料电池功率自适应调整方法，该方法的核心在于燃料电池负载电流的动态实时感知，并将电流变化率作为甲醇水燃料电池重整室的氢气产生量控制前馈，从而以最优的动态性能补偿燃料电池电堆的输出功率变化。

本发明的技术方案是：

一种HT-PEM甲醇水燃料电池功率自适应调整方法，通过主控制器实时检测电堆输出功率Po和负载输出功率P1，并将检测出的电堆输出功率Po和负载输出功率P1作对比，当电堆输出功率Po等于负载输出功率P1时，主控制器不处理；当电堆输出功率Po与负载输出功率P1不匹配时，主控制器通过粗调控制外环路和细调控制内环路相结合，使得电堆输出功率Po与负载输出功率P1相匹配；

所述粗调控制外环路的控制策略是：主控制器控制重整室产出的氢气量来适应负载输出功率P1的变化，当电堆输出功率Po大于负载输出功率P1时,主控制器发出控制指令给重整室甲醇水进液泵，控制重整室甲醇水进液泵降低转速Sr1，使得甲醇水的进液量降低，从而使得重整室产出的氢气量减少；当电堆输出功率Po小于负载输出功率P1时,主控制器发出控制指令给重整室甲醇水进液泵，控制重整室甲醇水进液泵提高转速Sr1，使得甲醇水的进液量增加，从而使得重整室产出的氢气量增加；