[發明專利]一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法

有效

• 申請號: 202010316598.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111509264B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李凱;王仁康;鄒見效;殷聰;湯浩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/0432;H01M8/04537;H01M8/04858;H01M8/0438
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法，通過恒功率加載的方式，測試空冷型燃料電池最佳工作點；具體講，根據每個加載功率點空冷型燃料電池隨反應溫度變化，記錄電流最小值和對應的反應溫度，并作為該功率點的最佳工作狀態；通過恒功率加載對每個功率點的逐一測試，得到整個工作區間內空冷型燃料電池最佳工作點，進而實現外部控制到達最佳工作點。

技術領域

本發明屬于新能源發電技術領域，更為具體地講，涉及一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法。

背景技術

近年來，隨著新能源技術的發展，質子交換膜燃料電池發電技術由于其能量密度高、零排放、可再生等優點備受矚目。質子交換膜燃料電池分為水循環冷卻型和空氣冷卻型兩種，其中，空冷型燃料電池由于其結構簡單，重量輕等優點，在無人機電源系統，小型備用電源系統等領域應用前景廣闊。

為保證空冷型燃料電池在實際運行過程中保持較高的工作效率，通常在投入使用前對其進行測試，以嘗試尋求其輸出性能的最佳工作點，以保證空冷型燃料電池發電效率最高。

現有技術中，關于空冷型燃料電池最佳工作點的測試方法大多采用恒電流加載的方式，即在空冷型燃料電池固定的電流輸出點，通過改變外部控制條件來檢索電壓最高，功率最大的工作點，從而得到電流與外部控制條件之間的對應關系，但是這些測試方法只考慮了空冷型燃料電池工作在恒電流模式的工況下尋求其最佳工作點的控制方式，而忽略了在普遍情況下，負載要求電源系統工作在恒功率輸出模式。因此尋求一種恒功率加載的空冷型燃料電池最佳工作點的測試方法，獲得燃料電池輸出功率與外部控制條件之間的對應關系，更有利于控制燃料電池運行時工作在最優輸出狀態。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法，通過恒功率加載的方式測試空冷型燃料電池最佳工作點，根據每個加載功率點的輸出電壓電流特性，獲取最佳工作點及對應的工作溫度，從而得到每個功率點的外部控制條件。

為實現上述發明目的，本發明一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、一種空冷型燃料電池最佳工作點的恒功率測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、控制器初始化

通過控制器設置固定風扇轉速N_min，為空冷型燃料電池反應供給所需的最小空氣流量；設定空冷型燃料電池的反應溫度上限值T_max；設置防過載保護時，空冷型燃料電池的最大輸出電流值I_max；

(2)、給定不同加載功率點

設置可編程電子負載在恒功率模式下，根據燃料電池功率等級，給定初始加載功率P_min，加載步長d_P，從而生成加載序列為：

P_(k)＝P_(k-1)+d_P P_(k-1)≥P_(min)

其中，P_(k)表示當前加載功率點，P_(k-1)表示前一次加載功率點；

(3)、設定當前加載功率點的最小風量限幅值N_k-Q；

N_k-Q＝α_nP_(k)

其中，α_n為當前加載功率點P_(k)對應的空氣過量系數；

(4)、計算當前加載功率點P_(k)的風扇轉速值N；