[发明专利]一种固体氧化物燃料电池电堆温度分布估计方法

摘要

本发明提供一种固体氧化物燃料电池的电堆温度分布估计方法，具体为：建立非线性电堆温度模型，以该模型为参考对象，建立非线性滑模观测器；对非线性电堆温度模型在电堆运行稳定工况下，进行线性化处理得到线性电堆温度模型；使用线性电堆温度模型作为参考对象，设计电堆温度观测器，并在极点配置保证观测误差收敛的情况下，求解出反馈增益系数，将其替代非线性温度观测器中的反馈增益系数；将固体氧化物燃料电池的实际输入作为电堆温度观测器输入，即可估计电堆内的温度分布。本发明仅需获知电堆入口及出口条件，即可准确估计出电堆内的温度分布，进而为固体氧化物燃料电池电堆温度控制提供依据，确保电堆能够安全、稳定地工作。

主权项

一种固体氧化物燃料电池的电堆温度分布估计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、以质量守恒和能量守恒为基础的机理建模方式，对固体氧化物燃料电池建立非线性电堆温度模型，并对电堆温度模型进行有限元处理； 步骤二、以步骤一有限元处理后的电堆温度模型为参考对象，以滑模控制为理论基础，设计用于估计固体氧化物燃料电池电堆内部温度分布的包含反馈增益系数的非线性电堆温度观测器,将观测器的输出与固体氧化物燃料电池电堆的实际输出之差记为观测误差，将其作为反馈量作用于观测器，以使观测误差收敛至零； 步骤三、对步骤一建立的非线性电堆温度模型在电堆运行稳定工况下，进行线性化处理得到线性电堆温度模型； 步骤四、向线性电堆温度模型和非线性电堆温度模型的输入分别施加扰动，比较两模型在相同的输入和扰动下的响应差异，若两模型表现出的差异在可接受范围之内，则进入步骤五； 步骤五、使用经步骤四检验过的线性电堆温度模型代替步骤一建立的非线性电堆温度模型作为参考对象，设计与步骤二相同结构的电堆温度观测器，并在极点配置保证观测误差收敛的情况下，求解出反馈增益系数，并将其替代步骤二建立的非线性温度观测器中的反馈增益系数，至此非线性电堆温度观测器构建完毕； 步骤六、将固体氧化物燃料电池的实际输入作为电堆温度观测器输入，将电堆温度观测器的输出与固体氧化物燃料电池的实际输出之间的差值作为观测误差反馈量作用于观测器，直至观测误差收敛至零，此时即可估计固体氧化物燃料电池电堆内部温度分布情况。