[发明专利]一种质子交换膜燃料电池水合状态在线评估与异常自愈控制方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池水合状态在线评估与异常自愈控制方法，基于质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池包括发电系统和负荷系统，发电系统包括辅机驱动子系统、电池子系统、级联变换子系统；

所述辅机驱动子系统包括辅机单元和辅机驱动控制单元；

所述电池子系统包括水合状态异常自愈控制单元、基础控制单元和燃料电池单元；

所述级联变换子系统包括级联变换控制单元和级联变换单元；

所述负荷系统包括负荷单元和负荷控制单元；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据系统负荷需求得到燃料电池请求电流对应的辅机设定状态，当调节辅机运行状态达到该辅机设定状态时，将此时质子交换膜燃料电池的运行状态作为水合状态异常自愈控制的基准运行状态；

步骤2，在质子交换膜燃料电池基准运行状态下，采样燃料电池请求电压序列，对燃料电池水合状态进行异常评估；

所述步骤2包括：

在质子交换膜燃料电池基准运行状态下，由基础控制单元采样燃料电池单元的输出电压序列，记为燃料电池单元的请求电压序列，由水合状态异常自愈控制单元设置斜率阈值和斜率死区，如果燃料电池单元的请求电压序列的斜率位于斜率死区内，则燃料电池单元的水合状态为正常水合；如果燃料电池单元的请求电压序列的斜率小于斜率负阈值，则燃料电池单元的水合状态为异常水合；

步骤3，基于差分电流注入原理，采样燃料电池设定电压序列，对燃料电池水合状态异常进行进一步分类；

所述步骤3包括：

在质子交换膜燃料电池基准运行状态下，如果燃料电池单元的水合状态为异常水合，则基于差分电流注入原理，由基础控制单元向级联变换控制单元发送叠加指定正差分电流值的输入电流设定信号，由级联变换控制单元控制级联变换单元的输入电流达到该叠加指定正差分电流值的输入电流设定信号，当级联变换单元的输入电流达到该叠加指定正差分电流值的输入电流设定信号时，记录指定间隔内发电系统的燃料电池单元的输出电压序列，记为燃料电池单元的设定电压序列，如果燃料电池单元的设定电压序列斜率大于请求电压序列斜率，该燃料电池单元的水合状态为欠水合；如果燃料电池单元的设定电压序列的斜率小于请求电压序列斜率，则燃料电池单元的水合状态为过水合；

步骤4，根据质子交换膜燃料电池水合状态综合评估分类结果，生成偏置请求电流信号以及迭代电流设定序列，对该质子交换膜燃料电池水合状态异常进行迭代自愈控制。