[发明专利]质子交换膜燃料电池系统多目标滑模控制方法

权利要求书

1.质子交换膜燃料电池系统多目标滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据质子交换膜燃料电池系统的电流变化率与外界负载需求功率的关系，建立质子交换膜燃料电池功率跟踪模型；

S2、根据质子交换膜燃料电池系统的阴极空气流量与空气压缩机电压的关系，建立质子交换膜燃料电池阴极空气供给模型；

S3、根据质子交换膜燃料电池系统的阴、阳极压差与阳极一次流流量的关系，建立质子交换膜燃料电池阳极氢气供给模型；

S4、根据质子交换膜燃料电池系统的电堆温度与冷却水流量的关系，建立质子交换膜燃料电池电堆温度模型；

S5、综合质子交换膜燃料电池功率跟踪模型、质子交换膜燃料电池阴极空气供给模型、质子交换膜燃料电池阳极氢气供给模型和质子交换膜燃料电池电堆温度模型，建立质子交换膜燃料电池系统滑模控制器；

S6、采集质子交换膜燃料电池系统的外界负载需求功率、阴极空气流量、阴、阳极压差以及电堆温度；

S7、设置质子交换膜燃料电池系统的外界负载需求目标功率、阴极空气流量参考值、阴、阳极压差参考值以及电堆温度参考值；

S8、将质子交换膜燃料电池系统的外界负载需求功率、阴极空气流量、阴、阳极压差、电堆温度、外界负载需求目标功率、阴极空气流量参考值、阴、阳极压差参考值以及电堆温度参考值输入质子交换膜燃料电池系统滑模控制器，对质子交换膜燃料电池系统的电流变化率、空气压缩机电压、阳极一次流流量以及冷却水流量进行控制。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统多目标滑模控制方法，其特征在于，所述步骤S1中建立的质子交换膜燃料电池功率跟踪模型为：

其中V_st为燃料电池输出电压，为阳极氢气压力，为阴极氧气压力，T_st为电堆温度，I为燃料电池系统电流，P_st为燃料电池最大输出功率，P为外界负载需求功率，P_battery为锂电池功率，为燃料电池系统的电流变化率，上标·表示该参数的一阶导数。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统多目标滑模控制方法，其特征在于，所述步骤S2中建立的质子交换膜燃料电池阴极空气供给模型为：

其中J_cp为空气压缩机转动惯量，τ_cm为空气压缩机的电机转矩，τ_cp为空气压缩机的负载转矩，ω_cp为空气压缩机的转速，t为时间，k_t、k_v和R_cm均为电机常数，η_cp为空气压缩机的效率，η_cm为电机的机械效率，V_cm为空气压缩机电压，C_p为空气定压比热容，γ为空气比热容系数，W_cp为阴极空气流量，P_sm为阴极供应管压力，P_atm为环境压力，T_atm为环境温度。