[发明专利]质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法及装置，能够根据质子交换膜燃料电池的实时运行状态，通过质子交换膜燃料电池的电压、电流、温度、浮动内阻以及所有单体电压方差等，在线预测质子交换膜燃料电池可输出的最大功率，并对其拉载功率进行控制，以提高质子交换膜燃料电池的运行性能与使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法及装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池是以氢为燃料直接在电池内部发生化学反应，是一种将化学能转化为电能的电化学装置，反应生成物只有水，具有高效和清洁等突出的优点。

质子交换膜燃料电池以其反应温度低、功率密度高和动态响应速度快等优点，在交通运输领域具有广泛的应用。

质子交换膜燃料电池的运行性能与使用寿命在大规模商业化应用过程中显得至关重要。

而，在质子交换膜燃料电池使用过程中，不当的功率拉载，如拉载过度会对质子交换膜燃料电池的性能和寿命造成影响。因此，为了提升质子交换膜燃料电池的运行性能与使用寿命，需要时刻掌握质子交换膜燃料电池在允许范围内可输出的最大功率，并对拉载功率加以控制，避免因拉载过度对质子交换膜燃料电池造成损害，影响其寿命与运行性能。

那么，如何提供一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法及装置，技术方案如下：

一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制方法，所述在线预测控制方法包括：

获取质子交换膜燃料电池在不同温度和不同电流下的电压值；

计算所述质子交换膜燃料电池在不同运行状态下的浮动内阻；

依据当前所述质子交换膜燃料电池所有单体电压方差，计算当前状态下所述质子交换膜燃料电池的电压下限值；

依据所述电压下限值、所述浮动内阻以及当前温度值，计算所述质子交换膜燃料电池可输出的最大电流值；

依据所述最大电流值、所述当前温度值、所述浮动内阻以及所述不同温度和不同电流下的电压值，预测得到所述质子交换膜燃料电池的最大输出功率。

可选的，在上述在线预测控制方法中，所述在线预测控制方法还包括：

将所述最大输出功率作为当前所述质子交换膜燃料电池拉载功率的上限值，进行所述质子交换膜燃料电池的拉载控制。

可选的，在上述在线预测控制方法中，所述计算所述质子交换膜燃料电池在不同运行状态下的浮动内阻，包括：

采集所述质子交换膜燃料电池的当前电压值、当前电流值和当前温度值；

依据所述当前电流值和所述当前温度值，根据所述质子交换膜燃料电池在不同温度和不同电流下电压值的对应关系，获得所述质子交换膜燃料电池的实验测量电压值；

依据所述当前电压值、所述实验测量电压值和所述当前电流值，结合欧姆定律，对所述质子交换膜燃料电池的内阻进行修正，得到所述浮动内阻。

可选的，在上述在线预测控制方法中，所述依据当前所述质子交换膜燃料电池所有单体电压方差，计算当前状态下所述质子交换膜燃料电池的电压下限值，包括：

依据当前所述质子交换膜燃料电池所有单体电压方差，利用正态分布特征，计算当前状态下所述质子交换膜燃料电池的电压下限值。

一种质子交换膜燃料电池最大功率的在线预测控制装置，所述在线预测控制装置包括：