[发明专利]燃料电池的过氧比控制方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种燃料电池的过氧比控制方法，其特征在于，包括：

获取空压机的供气管压以及燃料电池的电堆电流；

根据燃料电池的电化学反应状态变量建立燃料电池空气供给模型；

通过滑模控制处理以对对燃料电池的阴极氧气分压和阴极氮气分压进行估计，得到氧气分压评估值和氮气分压评估值；

根据氧气分压评估值、氮气分压评估值、空压机的供气管压以及燃料电池的电堆电流计算过氧比，得到过氧比实际值；

根据过氧比的参考序列对燃料电池空气供给模型进行模型预测控制以约束空压机的转速，根据模型预测控制输出的空压机转速和燃料电池空气供给模型输出的空压机转速对空压机的电压进行模糊自适应PID控制，得到空压机电压控制量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的过氧比控制方法，其特征在于，所述燃料电池空气供给模型的具体表述为：

W(x₁,x₂)的表述模型为：

燃料电池空气供给模型输出的可测量输出矩阵为：

y＝[y₁，y₂，y₃]^T＝[y₁(x₁，x₂)，x₄，y₃(x₃，x₄)]^T；

燃料电池的过氧比的表述模型为：

PEMFC性能指标的表述模型为：

其中，x₁为阴极氧气分压，x₂为阴极氮气分压，x₃为空压机转速，x₄为供气管压，u为空压机电压，d为电堆电流，y₃(x₃,x₄)、W(x₁,x₂)分别表示压缩机的气体流率和燃料电池阴极的气体流率，W_O2,in为阴极供给氧气量，W_O2,react为反应消耗氧气量，g为PEMFC性能指标，g₁为系统净功率，g₂＝λ_O2，λ_O2为过氧比，y₁为电堆电压输出量，y₂为供气管压输出量，y₃为空压机流量输出量，参数c_i,i∈{1,...24}均为常数。

3.根据权利要求1所述的燃料电池的过氧比控制方法，其特征在于，所述通过滑模控制处理以对对燃料电池的阴极氧气分压和阴极氮气分压进行估计，包括：

根据阴极氧气分压和阴极氮气分压定义阴极气压变量，根据燃料电池空气供给模型中阴极氧气分压、阴极氮气分压、供应管道压力和空压机流量之间的映射关系确定阴极气压变量的表述模型；

对供应管道压力和空压机流量分别进行二阶滑膜微分处理和一阶滑膜微分处理，得到管压评估值和流量评估值；

根据管压评估值和流量评估值构建氧气分压评估值和氮气分压评估值的表述模型，在有限时间内收敛管压评估值的误差和流量评估值的误差，使氧气分压评估值收敛至阴极氧气分压，氮气分压评估值收敛至阴极氮气分压。

4.根据权利要求3所述的燃料电池的过氧比控制方法，其特征在于，所述在有限时间内收敛管压评估值的误差和流量评估值的误差，包括：

根据滑膜微分处理的微分过程构建误差评估模型；

通过误差评估模型对各个管压评估值与实际管压微分参数之间的误差以及各个流量评估值与实际流量微分参数之间的误差进行评估，得到管压误差值和流量误差值；

在有限时间内，将各个管压误差值和各个流量误差值收敛至原点；

其中，所述管压评估值包括管压估算值、一阶微分管压估算值和二阶微分管压估算值，所述流量评估值包括流量估算值和一阶微分流量估算值。