專利情報(bào) | 燃料電池領(lǐng)域全球?qū)＠O(jiān)控報(bào)告（2020年2月）

2020-03-23 11:28

3.3 清華大學(xué)

下文分析的清華大學(xué)燃料電池系統(tǒng)控制相關(guān)專利的專利公開(kāi)號(hào)為：CN109888336B。

3.3.1 CN109888336B燃料電池水含量的控制方法

對(duì)于PEMFC而言，只有當(dāng)質(zhì)子交換膜充分潤(rùn)濕時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高效傳導(dǎo)。濕度過(guò)高（水淹）或過(guò)低（干燥）都會(huì)影響膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能。因此，濕度控制對(duì)于燃料電池的效率和性能至關(guān)重要。在現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)中，可間歇性地開(kāi)啟陽(yáng)極側(cè)的排氣排水閥，通過(guò)改善陽(yáng)極側(cè)排水來(lái)平衡濕度，以提高系統(tǒng)性能和耐久性。在燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，由于陰極側(cè)空氣壓力不變，當(dāng)排氣排水閥進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，會(huì)使質(zhì)子交換膜兩側(cè)壓差發(fā)生變動(dòng)，特別是當(dāng)壓差頻繁進(jìn)行波動(dòng)時(shí)，可能會(huì)使質(zhì)子交換膜發(fā)生機(jī)械損傷。

基于此，CN109888336B提出了一種燃料電池水含量控制方法，在進(jìn)行水含量調(diào)整的過(guò)程中，可使質(zhì)子交換膜兩側(cè)的壓差波動(dòng)最小化。具體為：

圖3-13 CN109888336B含水量控制系統(tǒng)

S1：首先獲取燃料電池的含水量，判斷含水量是否在正常范圍內(nèi)；

S2：當(dāng)含水量不在正常范圍內(nèi)時(shí)，調(diào)整用于控制排氣排水閥的吹掃控制信號(hào)的頻率、占空比以及陽(yáng)極循環(huán)泵轉(zhuǎn)速；

當(dāng)燃料電池含水量低于正常范圍時(shí)，減小吹掃控制信號(hào)的頻率、占空比，并將陽(yáng)極循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速調(diào)整至“最佳轉(zhuǎn)速”。“最佳轉(zhuǎn)速”確定可通過(guò)以預(yù)設(shè)幅度增大轉(zhuǎn)速，獲取轉(zhuǎn)速增大后燃料電池的水量，若此時(shí)含水量≤轉(zhuǎn)速增大前的燃料電池含水量，則可確定“最佳轉(zhuǎn)速”。

當(dāng)燃料電池含水量高于正常范圍時(shí)，增大控制信號(hào)的頻率、占空比以及增大陽(yáng)極循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速；

S3：根據(jù)調(diào)整后的用于控制排氣排水閥的吹掃控制信號(hào)的占空比、陽(yáng)極循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速以及燃料電池的陽(yáng)極側(cè)目標(biāo)壓力，計(jì)算用于控制氫氣系統(tǒng)中的噴射電磁閥的噴射控制信號(hào)的噴射占空比。

噴射占空比計(jì)算方法：首先確認(rèn)陽(yáng)極側(cè)目標(biāo)壓力（即，陰極側(cè)壓力值）；根據(jù)陽(yáng)極側(cè)目標(biāo)壓力以及陽(yáng)極循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，計(jì)算得到補(bǔ)償通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)泵的氫氣流量所對(duì)應(yīng)的前饋占空比DR1；基于陽(yáng)極側(cè)出口壓力及陽(yáng)極側(cè)目標(biāo)壓力，確定用于修正DR1、補(bǔ)償通過(guò)排氣排水閥排出的氫氣流量對(duì)應(yīng)的前饋占空比DR2以及補(bǔ)充電堆反應(yīng)消耗的氫氣流量對(duì)應(yīng)的前饋占空比DR3，補(bǔ)償偏差影響的反饋占空比DRf。將DR1、DR2 、DR3以及DRf相加可得到噴射占空比。

S4：根據(jù)噴射占空比的大小控制噴射電磁閥的開(kāi)啟時(shí)間，為燃料電池的反應(yīng)電堆提供氫氣。

3.4 其他燃料電池系統(tǒng)控制相關(guān)專利一覽