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)專利的專利公開號為：CN109888336B。

3.3.1 CN109888336B燃料電池水含量的控制方法

對于PEMFC而言，只有當(dāng)質(zhì)子交換膜充分潤濕時，才能實現(xiàn)質(zhì)子的高效傳導(dǎo)。濕度過高（水淹）或過低（干燥）都會影響膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能。因此，濕度控制對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，可間歇性地開啟陽極側(cè)的排氣排水閥，通過改善陽極側(cè)排水來平衡濕度，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，由于陰極側(cè)空氣壓力不變，當(dāng)排氣排水閥進(jìn)行動作時，會使質(zhì)子交換膜兩側(cè)壓差發(fā)生變動，特別是當(dāng)壓差頻繁進(jìn)行波動時，可能會使質(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)整的過程中，可使質(zhì)子交換膜兩側(cè)的壓差波動最小化。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，調(diào)整用于控制排氣排水閥的吹掃控制信號的頻率、占空比以及陽極循環(huán)泵轉(zhuǎn)速；

當(dāng)燃料電池含水量低于正常范圍時，減小吹掃控制信號的頻率、占空比，并將陽極循環(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，增大控制信號的頻率、占空比以及增大陽極循環(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的占空比、陽極循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速以及燃料電池的陽極側(cè)目標(biāo)壓力，計算用于控制氫氣系統(tǒng)中的噴射電磁閥的噴射控制信號的噴射占空比。

噴射占空比計算方法：首先確認(rèn)陽極側(cè)目標(biāo)壓力（即，陰極側(cè)壓力值）；根據(jù)陽極側(cè)目標(biāo)壓力以及陽極循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，計算得到補(bǔ)償通過陽極循環(huán)泵的氫氣流量所對應(yīng)的前饋占空比DR1；基于陽極側(cè)出口壓力及陽極側(cè)目標(biāo)壓力，確定用于修正DR1、補(bǔ)償通過排氣排水閥排出的氫氣流量對應(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啟時間，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