[发明专利]质子交换膜燃料电池堆的非线性热控制

权利要求书

1.一种用于控制燃料电池系统中的燃料电池堆的温度的方法，所述方法包括：

开发燃料电池堆的采用非线性方程的热模型；

产生误差信号，所述误差信号是所需堆温度和流出所述燃料电池堆的冷却液温度之间的差；

将反馈控制应用于所述误差信号以便产生控制信号；

修改扰动信号以便产生修改的扰动信号；

将所述控制信号加到所述修改的扰动信号以产生线性化变量；

利用所述线性化变量来产生质量流率信号；以及

利用所述质量流率信号来线性化所述热模型以便抑制所述修改的扰动信号中的扰动。

2.如权利要求1所述的方法，其中：所述扰动是测量的堆功率以及其中修改扰动信号以便产生修改的扰动信号的步骤包括将所述堆功率乘以-1/ρVolC_p。

3.如权利要求1所述的方法，其中：将反馈控制应用于所述误差信号包括使用比例积分微分控制器。

4.如权利要求1所述的方法，其中：利用所述线性化变量来产生质量流率信号包括：利用所述线性化变量、流入所述堆的冷却液的温度和流出所述堆的冷却液的温度来产生质量流率信号。

5.如权利要求4所述的方法，其中：产生质量流率信号包括利用如下方程来确定所述质量流率信号：

$\stackrel{\·}{m}=\frac{\mathrm{\ρVolv}}{(T_{\mathrm{stk},\mathrm{in}}-T_{\mathrm{stk},\mathrm{out}})}$

其中是质量流率信号，v是线性化变量，T_atk，in是流入所述堆的冷却液的温度，T_stk，out是流出所述堆的冷却液的温度，以及C_p是所述堆的比热。

6.如权利要求1所述的方法，其中：开发所述燃料电池堆的采用非线性方程的热模型包括开发集中参数非线性模型。

7.如权利要求1所述的方法，其中：线性化所述热模型包括使用所述质量流率信号、所述扰动和流入所述堆的冷却液的温度。