基于內阻檢測的PEMFC溫濕度特性及控制規(guī)則研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池（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化裝置”，成為新研究熱點。PEMFC研究涉及到電化學、材料學、自動控制等多學科知識，PEMFC電堆控制系統(tǒng)是非線性強耦合系統(tǒng)，堆內溫濕度環(huán)境決定了電堆的輸出特性。堆內溫濕度因電堆密封性難以直接測量，外部參數(shù)并不能表征電堆內部實際工況。選取合適的電堆特性參數(shù)作為控制指標是保證電堆控制效果、對溫濕度操作條件解耦的關鍵，而電堆控制變量調節(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阻變化的根本原因，內阻作為電堆表征參數(shù)是導致外部輸出性能的根本原因。目前內阻測試方法眾多，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。根據同期課題研究成果，基于改進型EIS法可準確測量得到堆內各內阻參數(shù)，通過內阻與溫濕度操作條件間特性關系，建立機理模型。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，以相關度系數(shù)為新切入點、以檢測內阻代替檢測外部參數(shù)，根據電堆內阻、溫濕度操作條件及控制變量機理特性，通過研究變量間相關度參數(shù)、分析電堆控制變量與操作條件間的機理關系及實驗數(shù)據，研究了電堆操作條件之間、控制變量之間及其之間復雜耦合關系，確定了電堆在不同輸出特性階段的主輔控變量，建立了電堆內阻模型及水熱管理機理模型，確定了不同輸出階段下最優(yōu)溫濕度操作條件、溫濕度調節(jié)