一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法与流程

本发明涉及燃料电池系统，具体涉及一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种能直接转换成电能的电化学装置，它不受卡诺循环的限制，只要给电堆提供足够的氢气和氧气，氢燃料电池就能源源不断发出电能，而且燃料电池比能量高、无污染、零排放和能量转换效率高等特点，因此世界各国都在积极开发燃料电池技术。氢燃料电池由于其瞬态响应比较差，更适合缓慢的阶段性变载，如果在单片电压较低的情况下强行持续大负载运行，容易导致燃料电池不可逆损坏，本发明提出一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，旨在提供一种在燃料电池存在某片性能较低的情况下，以极差值作为性能的判断依据，并进行自动功率限制和调节的方法，有效提高了燃料电池系统的安全可靠性和寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，包括以下步骤：

4、步骤一、燃料电池系统通过单片电压巡检器得到燃料电池堆的最大电压值和最小电压值，进而计算得到极差值；根据燃料电池堆性能情况，将极差值对应设置较好、较差、很差三个等级设定值u1、u2、u3；

5、步骤二、判断当前极差值与设定值u1、u2、u3的关系；当极差值小于设定值u1时，判定燃料电池堆性能较好，可持续拉载，燃料电池系统按电流△i1斜坡拉载方式正常拉载增加功率，直到达到燃料电池系统的目标功率，完成电堆全功率拉载测试；

6、步骤三、当前极差值大于设定值u1且小于设定值u2时，判定燃料电池堆性能较差，某些单片性能较差，这时燃料电池保持当前功率运行并进行以下调节：

7、判断燃料电池调节次数n是否达到预定数n，如果达到，则不进行调节，保持当前功率运行，并持续判断极差值；如果调节次数n小于n，则增加氢气泵转速△r，氢空压差目标值增加△p，并将空压机流量调节到超过当前电流△i的流量标定值一定值，持续时间t1后，进入下一步；

8、判断当前极差值与历史极差值的差△u是否大于设定值m1，如果△u大于m1则保持该状态运行持续时间t2后，燃料电池输出电流增加△i，氢气循环泵和氢空压差目标值恢复到正常标定值，且调节次数n回调为0，进入下一步；如果△u小于设定值m1且大于设定值m2，恢复空压机流量到正常标定值，并控制燃料电池输出功率减少△p1，持续运行时间t3，然后控制燃料电池输出功率增加△p1，进入下一步；如果△u小于设定值m2，控制燃料电池输出功率减少△p2，持续运行时间t4，然后控制燃料电池输出功率增加△p2，进入下一步；

9、步骤四、当前极差值大于设定值u2且小于设定值u3时，判定燃料电池堆性能很差，某些单片性能很差，判断燃料电池系统当前功率是否大于功率下限值pmin，如果是，燃料电池系统通过电流△i2软斜坡减载方式减少功率△p3，持续运行时间t5；如果不是，燃料电池系统关机；

10、步骤五、当极差值不小于设定值u3时，判定燃料电池堆性能严重偏差，燃料电池系统关机。

11、在上述技术方案的基础上，设定值u1＜u2＜u3。

12、在上述技术方案的基础上，电流△i1斜坡加载和△i2斜坡减载依据电堆型号设定。

13、在上述技术方案的基础上，燃料电池输出功率变化值△p1、△p2、△p3根据不同电堆性能标定设置。

14、在上述技术方案的基础上，预定数n为5，对应的氢气泵转速增加值△r为500r/min，氢空压差目标值增加值△p为5kpa。

15、在上述技术方案的基础上，时间t1、t2、t3、t4、t5依据测试要求和燃料电池系统状态相应调整。

16、在上述技术方案的基础上，设定值m1＞m2。

17、在上述技术方案的基础上，预定数n可取大于或等于1的任意自然数。

18、在上述技术方案的基础上，pmin≥0或pmin≥30kw。

19、本发明的优点在于：与现有技术相比，可自动平稳电堆功率输出，自动调节改善电堆性能，在氢燃料电池电堆某片性能较低的情况下，以极差值作为性能的判断依据，对电堆进行自动功率限制和调节，有效提高了燃料电池系统的安全性可靠性，提高氢燃料电池电堆使用寿命。

技术特征：

1.一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述设定值u1＜u2＜u3。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述电流△i1斜坡加载和△i2斜坡减载依据电堆型号设定。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述燃料电池输出功率变化值△p1、△p2、△p3根据不同电堆性能标定设置。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述预定数n为5，对应的氢气泵转速增加值△r为500r/min，氢空压差目标值增加值△p为5kpa。

6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述时间t1、t2、t3、t4、t5依据测试要求和燃料电池系统状态相应调整。

7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述设定值m1＞m2。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述预定数n可取大于或等于1的任意自然数。

9.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，其特征在于：所述pmin≥0或pmin≥30kw。

技术总结本发明公开了一种氢燃料电池系统极差限功率调节的控制方法，涉及燃料电池系统技术领域，包括步骤一、根据燃料电池堆的最大电压值和最小电压值，计算得到极差值，将极差值对应设置较好、较差、很差三个等级设定值U1、U2、U3；步骤二、判断当前极差值与设定值U1、U2、U3的关系；当极差值小于设定值U1时，判定燃料电池堆性能较好，按设定操作，步骤四、当前极差值大于设定值U2且小于设定值U3时，判定燃料电池堆性能很差；步骤五、当极差值不小于设定值U3时，判定燃料电池堆性能严重偏差，燃料电池系统关机；本申请可以对电堆进行自动功率限制和调节，有效提高了燃料电池系统的安全性可靠性。技术研发人员：魏翔受保护的技术使用者：魏翔技术研发日：技术公布日：2024/9/17