[發(fā)明專利]一種PEMFC電堆溫度控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011521032.8
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112635803B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮海明;陳振國;李晨;王軍;陳波;張振旺;王丙虎;李海海
• 申請（專利權(quán)）人: 中通客車控股股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04992
• 分類號: H01M8/04992;H01M8/04701;H01M8/0432;H01M8/04298
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種PEMFC電堆溫度控制方法，其特征在于，包括：

步驟1、獲取PEMFC電堆模型的伏安特性曲線，將不同電流值下的目標(biāo)最佳溫度作為初始溫度值；

步驟2、根據(jù)相鄰時刻PEMFC電堆出入口溫度相對于PEMFC電堆狀態(tài)變化的增益變化率以及目標(biāo)電流值調(diào)控PEMFC電堆模型的PID控制參數(shù)；

步驟2.1在每個采樣周期過程中，通過PEMFC電堆出入口溫度的變化值得到增益變化率；

具體為：在每個采樣周期中，計算相鄰時刻內(nèi)水冷型PEMFC冷卻電堆模型出口溫度T_out和入口溫度T_in相對于水泵轉(zhuǎn)速v_{wcs_speed}、散熱器轉(zhuǎn)速v_{fan_speed}以及需求目標(biāo)電流值Δu的增益變化率，得到相鄰時刻增益變化率的關(guān)系表達(dá)式：

步驟2.2、采用模型預(yù)測控制算法，根據(jù)k時刻的PEMFC電堆狀態(tài)和k時刻的出入口溫度，預(yù)測得到k+1時刻的PEMFC電堆狀態(tài)，并作為下一次預(yù)測的初始值進(jìn)行迭代預(yù)測；

步驟2.3、在每個采樣周期過程中，隨PEMFC電堆出入口溫度和PEMFC電堆狀態(tài)的變化迭代更新增益變化率，以此反饋調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)；

步驟3、根據(jù)PID控制參數(shù)和初始溫度值控制PEMFC電堆出入口溫度；

具體為：將每個采樣周期過程中的PID控制參數(shù)和初始溫度值求和得到最終PEMFC電堆出入口溫度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種PEMFC電堆溫度控制方法，其特征在于，以PEMFC電堆的出入口溫度為操縱變量，以PEMFC電堆應(yīng)用對象為被控對象，以PEMFC電堆目標(biāo)輸出電流值為突變擾動量構(gòu)建電堆模型。

3.如權(quán)利要求1所述的一種PEMFC電堆溫度控制方法，其特征在于，所述PEMFC電堆應(yīng)用對象為水泵和/或散熱器；PEMFC電堆應(yīng)用對象的被控變量為水泵轉(zhuǎn)速和/或散熱器轉(zhuǎn)速。

4.如權(quán)利要求1所述的一種PEMFC電堆溫度控制方法，其特征在于，獲取PEMFC的伏安特性曲線，采用實驗辨識方法確定不同電流值下的最佳溫度，構(gòu)成電流與溫度的標(biāo)定數(shù)據(jù)表，并作為模型預(yù)測控制的基礎(chǔ)值。

5.一種PEMFC電堆溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

初始模塊，用于獲取PEMFC電堆模型的伏安特性曲線，將不同電流值下的目標(biāo)最佳溫度作為初始溫度值；

優(yōu)化模塊，用于根據(jù)相鄰時刻PEMFC電堆出入口溫度相對于PEMFC電堆狀態(tài)變化的增益變化率以及目標(biāo)電流值調(diào)控PEMFC電堆模型的PID控制參數(shù)；

包括：步驟2.1、在每個采樣周期過程中，通過PEMFC電堆出入口溫度的變化值得到增益變化率；

具體為：在每個采樣周期中，計算相鄰時刻內(nèi)水冷型PEMFC冷卻電堆模型出口溫度T_out和入口溫度T_in相對于水泵轉(zhuǎn)速v_{wcs_speed}、散熱器轉(zhuǎn)速v_{fan_speed}以及需求目標(biāo)電流值Δu的增益變化率，得到相鄰時刻增益變化率的關(guān)系表達(dá)式：

步驟2.2、采用模型預(yù)測控制算法，根據(jù)k時刻的PEMFC電堆狀態(tài)和k時刻的出入口溫度，預(yù)測得到k+1時刻的PEMFC電堆狀態(tài)，并作為下一次預(yù)測的初始值進(jìn)行迭代預(yù)測；

步驟2.3、在每個采樣周期過程中，隨PEMFC電堆出入口溫度和PEMFC電堆狀態(tài)的變化迭代更新增益變化率，以此反饋調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)；

控制模塊，用于根據(jù)PID控制參數(shù)和初始溫度值控制PEMFC電堆出入口溫度；

具體為：將每個采樣周期過程中的PID控制參數(shù)和初始溫度值求和得到最終PEMFC電堆出入口溫度。

6.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器運行時，完成權(quán)利要求1-4任一項所述的方法。

7.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，用于存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時，完成權(quán)利要求1-4任一項所述的方法。