基于內(nèi)阻檢測的PEMFC溫濕度特性及控制規(guī)則研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）由于環(huán)境友好等優(yōu)點，被稱為“最有前景的車載能量轉(zhuǎn)化裝置”，成為新研究熱點。PEMFC研究涉及到電化學(xué)、材料學(xué)、自動控制等多學(xué)科知識，PEMFC電堆控制系統(tǒng)是非線性強(qiáng)耦合系統(tǒng)，堆內(nèi)溫濕度環(huán)境決定了電堆的輸出特性。堆內(nèi)溫濕度因電堆密封性難以直接測量，外部參數(shù)并不能表征電堆內(nèi)部實際工況。選取合適的電堆特性參數(shù)作為控制指標(biāo)是保證電堆控制效果、對溫濕度操作條件解耦的關(guān)鍵，而電堆控制變量調(diào)節(jié)是實現(xiàn)溫濕度解耦控制的重要

2、一環(huán)。
　　溫濕度變化是電堆內(nèi)阻變化的根本原因，內(nèi)阻作為電堆表征參數(shù)是導(dǎo)致外部輸出性能的根本原因。目前內(nèi)阻測試方法眾多，但大多不能滿足現(xiàn)有在線測量及精確度要求，且部分方法對電堆損傷極大。根據(jù)同期課題研究成果，基于改進(jìn)型EIS法可準(zhǔn)確測量得到堆內(nèi)各內(nèi)阻參數(shù)，通過內(nèi)阻與溫濕度操作條件間特性關(guān)系，建立機(jī)理模型。采取傳統(tǒng)解耦方法雖能實現(xiàn)部分控制變量間的解耦，但對涉及眾多控制變量及復(fù)雜變化特性的溫濕度解耦顯得過于繁瑣，并不適用。
　　

3、本文針對傳統(tǒng)方法研究電堆操作條件耦合性存在的不足，以水冷型電堆作為研究對象，以相關(guān)度系數(shù)為新切入點、以檢測內(nèi)阻代替檢測外部參數(shù)，根據(jù)電堆內(nèi)阻、溫濕度操作條件及控制變量機(jī)理特性，通過研究變量間相關(guān)度參數(shù)、分析電堆控制變量與操作條件間的機(jī)理關(guān)系及實驗數(shù)據(jù)，研究了電堆操作條件之間、控制變量之間及其之間復(fù)雜耦合關(guān)系，確定了電堆在不同輸出特性階段的主輔控變量，建立了電堆內(nèi)阻模型及水熱管理機(jī)理模型，確定了不同輸出階段下最優(yōu)溫濕度操作條件、溫濕度調(diào)節(jié)