一種燃料電池陽極壓力控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃料電池陽極壓力控制方法及裝置，其中，所述控制方法包括：1)采集燃料電池堆的實時陽極壓力；2)根據(jù)期望陽極壓力采用PID閉環(huán)控制獲取對應的控制量；3)根據(jù)控制量控制噴軌中各噴嘴的開啟狀態(tài)；4)泄壓閥判斷噴軌輸出的氫氣壓力是否大于設定壓力，若是，則開啟泄壓閥直至氫氣壓力降到設定壓力；5)經壓力控制后的氫氣輸入燃料電池堆。所述裝置包括PID控制器、噴軌、泄壓閥、燃料電池堆和燃料電池陽極壓力傳感器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠保證燃料電池陽極壓力精準可控，且提高控制的快速性，并通過有效的調度策略，使各噴嘴處于良好的工作情況，增強燃料電池的可靠性。
【專利說明】一種燃料電池陽極壓力控制方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃料電池堆控制【技術領域】，尤其是涉及一種燃料電池陽極壓力控制方 法及裝置。
【背景技術】
[0002] 由于燃料電池本身的特殊性，在電堆陽極不僅需要期望的氫氣量，還需要可控的 氫氣壓力，即對燃料電池陽極壓力進行嚴格控制。
[0003] 現(xiàn)有的對燃料電池陽極壓力的控制多采用PWM信號動態(tài)調節(jié)比例閥，使流入電堆 的氫氣流量動態(tài)變化，從而調節(jié)陽極壓力。該控制方式控制精度較差，且有一定的延時，導 致快速性較差。同時，比例閥在這種工況下也會出現(xiàn)耐久性問題。
[0004] 現(xiàn)有技術方案對噴軌噴嘴的調度相對簡單，如在某個流量下打開固定的噴嘴組 合，使得在實際運行中，一些噴嘴有常開現(xiàn)象，而另一些噴嘴卻較少開啟。常開的噴嘴可能 因為長時間工作導致過熱而燒毀，或因為頻繁開啟導致?lián)p壞，從而使整個電堆失效。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種燃料電池陽極 壓力控制方法及裝置，保證燃料電池陽極壓力精準可控，且提高控制的快速性，同時，通過 行之有效的調度策略，使各噴嘴處于良好的工作情況，增強燃料電池的可靠性。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0007] -種燃料電池陽極壓力控制方法，包括以下步驟：
[0008] 1)采集燃料電池堆的實時陽極壓力；
[0009] 2)根據(jù)期望陽極壓力采用PID閉環(huán)控制獲取對應的控制量；
[0010] 3)根據(jù)控制量控制噴軌中各噴嘴的開啟狀態(tài)；
[0011] 4)泄壓閥判斷噴軌輸出的氫氣壓力是否大于設定壓力，若是，則開啟泄壓閥直至 氫氣壓力降到設定壓力；
[0012] 5)經壓力控制后的氫氣輸入燃料電池堆。
[0013] 所述的步驟2)中，采用PID閉環(huán)控制獲取對應的控制量的公式為：
【權利要求】
1. 一種燃料電池陽極壓力控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 采集燃料電池堆的實時陽極壓力； 2) 根據(jù)期望陽極壓力采用PID閉環(huán)控制獲取對應的控制量； 3) 根據(jù)控制量控制噴軌中各噴嘴的開啟狀態(tài)； 4) 泄壓閥判斷噴軌輸出的氫氣壓力是否大于設定壓力，若是，則開啟泄壓閥直至氫氣 壓力降到設定壓力； 5) 經壓力控制后的氫氣輸入燃料電池堆。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池陽極壓力控制方法，其特征在于，所述的步驟 2) 中，采用PID閉環(huán)控制獲取對應的控制量的公式為：
其中，d為控制量，kp、ki、kd分別為PID閉環(huán)控制的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，AP為實時陽極壓力與期望陽極壓力的偏差信號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池陽極壓力控制方法，其特征在于，所述的步驟 3) 具體為： 31) 對所述的控制量進行整數(shù)化處理，轉化為噴軌中噴嘴的開啟個數(shù)n; 32) 對噴軌中所有噴嘴進行編號，根據(jù)步驟31)獲得的開啟個數(shù)n按設定調度策略獲得 需要開啟或關閉的噴嘴的編號； 33) 控制相應噴嘴開啟或關閉。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種燃料電池陽極壓力控制方法，其特征在于，所述的設定 調度策略為采用循環(huán)化原則進行各噴嘴的調度，具體為： 在每一控制周期內，記錄所有噴嘴開啟的總次數(shù)，根據(jù)取余運算獲取開啟或關閉的噴 嘴編號，即通過循環(huán)的編號實現(xiàn)噴嘴的循環(huán)調度。
5. 根據(jù)權利要求3所述的一種燃料電池陽極壓力控制方法，其特征在于，所述的設定 調度策略為采用隨機分配原則進行噴嘴的調度，具體為： 在每一控制周期內，根據(jù)開啟個數(shù)n隨機選取所需數(shù)量的噴嘴開啟，其余噴嘴關閉，每 次選取都在不包含已選編號的剩余編號中隨機抽取。
6. -種實施如權利要求1所述的燃料電池陽極壓力控制方法的裝置，其特征在于，包 括PID控制器、噴軌、泄壓閥、燃料電池堆和燃料電池陽極壓力傳感器，所述的燃料電池堆、 燃料電池陽極壓力傳感器、PID控制器、噴軌、泄壓閥、燃料電池堆依次連接，形成閉環(huán)控制 結構，所述的噴軌中設有多個噴嘴。
【文檔編號】H01M8/04GK104409751SQ201410620407
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】陳鳳祥, 俞陽, 許思傳, 劉士廣, 倪淮生, 章桐 申請人:同濟大學