[发明专利]一种水冷PEMFC空气过量系数控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种水冷PEMFC空气过量系数控制系统及方法，在水冷型燃料电池中，基于电堆所带负载的实际情况，通过实时控制电堆阴极侧空气过量系数，实现对电堆单片电池之间电压均衡性的控制，延长了电堆的使用寿命；该水冷PEMFC空气过量系数控制系统包括：PEMFC电堆、电子负载、电流传感器、数据采集卡、上位机、控制器、质量流量计。本发明实时调节阴极侧空气过量系数，能够较好的保证了PEMFC单片电池之间的电压均衡性，提升了电堆的响应速度，是在保持水冷型PEMFC系统阴极空气过量系数在允许调节的范围内的前提下，提供了一种较为简单、可靠性高、通用性强的空气过量系数控制方法，确保了电堆运行中各单片电池之间保持较好的电压均衡状态。

主权项

一种水冷PEMFC空气过量系数控制方法，其特征在于，该水冷PEMFC空气过量系数控制方法包括以下步骤：步骤一，水冷型燃料电池系统工作时，调节电子负载到电堆允许的某一电流值I₁，调节空气过量系数为λ₁，记录各单片电池电压值，上位机计算每一时刻采集的单片电池电压数据，计算电压均衡性C_v；步骤二，保持电流I₁不变，调节空气过量系数λ共m次，记录每一次得到的C_vm，将得到得每一组C_v与λ的关系进行曲线拟合，得到关系曲线C_v＝f(λ)；步骤三，在电堆输出电流允许范围内调节电堆输出电流n次，重复上述操作过程步骤一和步骤二，得到输出电流I_n条件下的C_v与λ的关系曲线C_v＝f_n(λ)；步骤四，利用平滑曲线对得到的不同电流值对应的C_v与λ的关系曲线中的最小值点C_v，min与所对应的λ值构成的离散点进行曲线拟合，得到C_v最小条件下的电堆输出电流值I与空气过量系数λ的关系曲线λ＝g(I)；步骤五，将得到的曲线λ＝g(I)作为水冷PEMFC阴极侧空气过量系数控制策略依据，上位机根据目标电流值对应的空气过量系数计算实际需要的空气流量，然后将流量信号下发至控制器，动态调节空气流量，实现对水冷PEMFC单片电池电压均衡性的直接控制。