CN104728145B - 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法 - Google Patents

一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104728145B
CN104728145B CN201310717028.2A CN201310717028A CN104728145B CN 104728145 B CN104728145 B CN 104728145B CN 201310717028 A CN201310717028 A CN 201310717028A CN 104728145 B CN104728145 B CN 104728145B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fan
fuel cell
value
rotation speed
rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310717028.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104728145A (zh
Inventor
左彬
赵锋
李骁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310717028.2A priority Critical patent/CN104728145B/zh
Publication of CN104728145A publication Critical patent/CN104728145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104728145B publication Critical patent/CN104728145B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其包括步骤：通过温度传感器测量环境温度Te与燃料电池内部温度Tp；通过电流传感器测定燃料电池的输出电流，测量电流值It；计算得到燃料电池的电流密度Ip=It/Ap；以及计算燃料电池工作温度Tr=（A3*Te3+A2*Te2+A1*Te+A0）*Ip3+（B3*Te3+B2*Te2+B1*Te+B0）*Ip2+（C1*Te+C0）*Ip+D1*Te+D0其中Te为环境温度，Ip为燃料电池输出的电流密度。该方法使得燃料电池根据不同的环境温度与输出电流密度，控制燃料电池风扇转速，使燃料电池工作在合适的温度点Tr，提高燃料电池效率，减少负载突变，延长燃料电池寿命。

Description

一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法
技术领域
本发明涉及燃料电池风扇控制领域，特别涉及一种空冷型质子交换膜燃料电池风扇的转速调节方法。
背景技术
根据冷却特点不同，质子交换膜燃料电池可分为空气冷却和循环水冷却两种类型。空冷型燃料电池结构简单，在小型电源系统中应用前景广阔。空冷型燃料电池的风扇一方面依靠气流给燃料电池降温，另一方面给燃料电池阴极提供燃料氧气。当燃料电池材料与结构确定后，风扇转速的调节将直接关系到燃料电池在运行过程中的寿命与效率。燃料电池的内部温度直接影响燃料电池的性能，过高的温度可能导致燃料电池失水，甚至膜破裂。现有的技术通过控制PID控制调节风扇转速使燃料电池温度维持在合理水平，较少注意燃料电池工作温度对燃料电池效率的影响，以及负载突变对阴极氧气的供给和风扇转速突变对质子膜电导率的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其使得燃料电池根据不同的环境温度与输出电流密度，工作在合适的温度点，提高燃料电池的效率。
本发明的另一目的在于提供一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其中该方法能够减少输出负载突变，可能导致的风量供应不足，以及风扇转速突变导致的燃料电池电导率的突变影响输出电能质量以及燃料电池的寿命。
为达到以上发明目的，本发明提供一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其包括如下步骤：
(1)通过温度传感器测量环境温度Te与燃料电池内部温度Tp；
(2)通过电流传感器测定燃料电池的输出电流，测量电流值为It；
(3)根据步骤(2)测量得到的It，燃料电池的面积Ap，计算得到燃料电池的电流密度Ip＝It/Ap；以及
(4)根据步骤(3)获得的Ip，步骤(1)测量得到的Te，计算燃料电池在测量的环境温度与输出电流密度下的参考工作温度为：Tr＝(A3*Te3+A2*Te2+A1*Te+A0)*Ip3+(B3*Te3+B2*Te2+B1*Te+B0)*Ip2+(C1*Te+C0)*Ip+D1*Te+D0其中Te为环境温度，单位为摄氏度，Ip为燃料电池输出的电流密度，单位为A/CM2其他系数的取值见下表：
序号 参数 最小值 最大值
1 A3 -0.0043 -0.0042
2 A2 0.2518 0.2525
3 A1 -4.5990 -4.5950
4 A0 63.3211 63.3576
5 B3 0.0058 0.0060
6 B2 -0.3550 -0.3427
7 B1 7.6100 7.7114
8 B0 -155.9212 -155.6243
9 C1 -2.26 -2.10
10 C0 133.243 134.042
11 D1 0.94 0.98
12 D0 0.70 0.74
进一步地，该方法还包括步骤(5)：根据步骤(3)的Ip和步骤(1)的Te，计算出风扇转速最低的百分比为：F_min＝a2*Ip2+a1*Ip+a0+b1*Te+b0，其中:100<a2<140；-45<a1<-10；10<a0<20；0.2<b1<0.3；-6<b0<-2F_min的单位为风扇额定转速的％。。
进一步地，该方法还包括：
步骤(6)根据步骤(4)计算出的度Tr，以及步骤(1)测量得到的Tp，计算燃料电池温度误差E＝Tr-Tp；
步骤(7)根据步骤(6)计算出的温度误差E计算误差变化率EC，
EC(k)＝(1-a)*(E(k)-E(k-1))+a*EC(k-1)，其中，k为本次值，k-1为上一次的值，
开始的时候EC＝0，E＝0；a为设定的系数0<a<0.5；
步骤(8)根据实时的温度误差E以及误差变化率EC，计算风扇转速的参考值：
PO(k)＝KP*E(k)；
DO(k)＝KD*EC(k)；
I1(k)＝I1(k-1)+KI*E(k)，
IO(k)＝I1(k) (IO_min<I1(k)<IO_max)，
IO(k)＝IO_max (I1(k)>IO_max)，
IO(k)＝IO_min (IO_min>I1(k))，
PIDO(k)＝PO(k)+DO(k)+IO(k)，
其中，k为本次值，KP为设定的比例系数，KD为设定的微分系数，KI为设定的积分系数，I1为IO运算过程中用到的一个中间值，I1的初始值为0，IO_min为F_min，IO_max为100。
进一步地，该方法还包括步骤(9)：根据步骤(3)计算得到的Ip，计算风扇转速调节的前馈控制调节值为Fd＝W*Ip，其中系数W的取值为：25≤W<50，Fd的单位为风扇额定转速的％。
进一步地，该方法还包括步骤(10)：根据步骤(9)计算的风扇调节参考值PIDO以及步骤(9)获得前馈控制的风扇参考值，风扇的实际调节参考值为FT＝Fd+PIDO。
进一步地，该方法还包括步骤(11)：根据步骤(5)选定风扇调节参考的最小限定值F_min，计算风扇实际调节参考值的一次修订值：FT1
FT1(k)＝FT(k)，F_min(k)<FT(k)<F_max；
FT1(k)＝F_min，F_min(k)>FT(k)；
FT1(k)＝F_max，FT(k)>F_max；
其中k为本次值，F_max＝100，对应风扇的额定转速。
进一步地，该方法还包括步骤(12)：根据步骤(11)得到的风扇调节实际值FT1(k)计算风扇调节值的二次修正值FT2
当FT1(k)>FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT1(k)-FT2(k-1)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)+RATE，FT1(k)-FT2(k-1)>RATE；
当FT1(k)≤FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT2(k-1)-FT1(k)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)-RATE，FT2(k-1)-FT1(k)>RATE；
其中k为本次值，k-1为上次值，RATE为设定的每秒钟允许风扇转速最大加速度百分比，1<RATE<10。
进一步地，该方法还包括步骤(13)：将步骤(12)中得到的风扇转速设定百分比FT2输出给所述燃料电池风扇的转速控制器。
进一步地，在一个优选实例中，A3＝-0.0043，A2＝0.2519，A1＝-4.5971，A0＝63.3516；B3＝0.0059，B2＝-0.3527，B1＝7.6114，B0＝-155.8212，C1＝-2.16，C0＝133.243，D1＝0.96，D0＝0.74，a2＝129.8，a1＝-39.56，a0＝10.18，b1＝0.2857，b0＝-5，W＝25，RATE＝6。
附图说明
图1是根据本发明的空冷型燃料电池风扇的转速调节系统的结构示意图。
图2是根据本发明的空冷型燃料电池风扇的转速调节在环境温度为15℃，25℃和35℃时不同电流密度的一个建议最佳工作温度曲线图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的空冷型燃料电池温度控制系统中，风扇控制器11通过燃料电池温度传感器12测量燃料电池内部温度Tp，通过电流传感器13测量燃料电池的电流It，以及通过环境温度传感器测量得到环境温度Te。然后由燃料电池最佳工作温度的经验公式得到燃料电池的最佳工作温度，再与风扇控制器11采集得到的燃料电池的实际工作温度值进行比较，采用脉宽调制技术来调节电扇10的电压，从而控制风扇10的转速，从而使燃料电池的工作温度快速而准确地达到最佳工作温度，以供负载20使用。
更具体地，本发明的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，包括如下步骤。
步骤(1)通过温度传感器测量环境温度Te与燃料电池内部温度Tp；
步骤(2)通过电流传感器测定燃料电池的输出电流，测量电流值为It；
步骤(3)根据步骤(2)测量得到的It，燃料电池的面积Ap，计算得到燃料电池的电流密度Ip＝It/Ap；以及
步骤(4)根据步骤(3)获得的Ip，步骤(1)测量得到的Te，计算燃料电池在测量的环境温度与输出电流密度下的参考工作温度为：Tr＝(A3*Te3+A2*Te2+A1*Te+A0)*Ip3+(B3*Te3+B2*Te2+B1*Te+B0)*Ip2+(C1*Te+C0)*Ip+D1*Te+D0其中Te为环境温度，单位为摄氏度，Ip为燃料电池输出的电流密度，单位为A/CM2其他系数的取值见下表：
序号 参数 最小值 最大值
1 A3 -0.0043 -0.0042
2 A2 0.2518 0.2525
3 A1 -4.5990 -4.5950
4 A0 63.3211 63.3576
5 B3 0.0058 0.0060
6 B2 -0.3550 -0.3427
7 B1 7.6100 7.7114
8 B0 -155.9212 -155.6243
9 C1 -2.26 -2.10
10 C0 133.243 134.042
11 D1 0.94 0.98
12 D0 0.70 0.74
步骤(5)：根据步骤(3)的Ip和步骤(1)的Te，计算出风扇转速最低的百分比为：F_min＝a2*Ip2+a1*Ip+a0+b1*Te+b0，其中:100<a2<140；-45<a1<-10；10<a0<20；0.2<b1<0.3，-6<b0<-2F_min的单位为风扇额定转速的％。
步骤(6)根据步骤(4)计算出的最佳工作温度Tr，以及步骤(1)测量得到的Tp，计算燃料电池温度误差E＝Tr-Tp；
步骤(7)：根据步骤(6)计算出的温度误差E计算误差变化率EC，EC(k)＝(1-a)*(E(k)-E(k-1))+a*EC(k-1)，其中，k为本次值，k-1为上一次的值，开始的时候EC＝0，E＝0；a为设定的系数，0<a<0.5；
步骤(8)：根据实时的温度误差E以及误差变化率EC，计算风扇转速的参考值：
PO(k)＝KP*E(k)；
DO(k)＝KD*EC(k)；
I1(k)＝I1(k-1)+KI*E(k)，
IO(k)＝I1(k) (IO_min<I1(k)<IO_max)，
IO(k)＝IO_max (I1(k)>IO_max)，
IO(k)＝IO_min (IO_min>I1(k))，
PIDO(k)＝PO(k)+DO(k)+IO(k)，
其中，k为本次值，KP为设定的比例系数，KD为设定的微分系数，KI为设定的积分系数，I1为IO运算过程中用到的一个中间值，I1的初始值为0，IO_min为F_min，IO_max为100。
步骤(9)：根据步骤(3)计算得到的Ip，计算风扇转速调节的前馈控制调节值为Fd＝W*Ip，其中系数W的取值为：25≤W<50。
步骤(10)：根据步骤(8)计算的风扇调节参考值PIDO以及步骤(9)获得前馈控制的风扇参考值，风扇的实际调节参考值为FT＝Fd+PIDO。
步骤(11)：根据步骤(5)选定风扇调节参考的最小限定值F_min，计算风扇实际调节参考值的一次修订值：FT1
FT1(k)＝FT(k)，F_min(k)<FT(k)<F_max；
FT1(k)＝F_min，F_min(k)>FT(k)；
FT1(k)＝F_max，FT(k)>F_max；
其中k为本次值，F_max＝100，对应风扇的最大转速。
步骤(12)：根据步骤(11)得到的风扇调节实际值FT1(k)计算风扇调节值的二次修正值FT2
当FT1(k)>FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT1(k)-FT2(k-1)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)+RATE，FT1(k)-FT2(k-1)>RATE；
当FT1(k)≤FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT2(k-1)-FT1(k)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)-RATE，FT2(k-1)-FT1(k)>RATE；
其中k为本次值，k-1为上次值，RATE为设定的每秒钟允许风扇转速最大加速度百分比，1<RATE<10。
步骤(13)：将步骤(12)中得到的风扇转速设定百分比FT2输出给所述燃料电池风扇10的转速控制器11。
以下描述进一步用具体示例来说明。
上述步骤(1)中通过温度传感器测量环境温度Te，燃料电池内部温度Tp；
上述步骤(2)中通过电流传感器测定燃料电池的输出电流，测量电流值为It；
上述步骤(3)中根据步骤(2)测量得到的It，燃料电池的面积Ap＝40cm^2，计算得到燃料电池的电流密度Ip＝It/40；
上述步骤(4)中根据步骤(3)获得的Ip，步骤(1)测量得到的Te，计算燃料电池在测量的环境温度与输出电流密度下的参考工作温度为：Tr＝(A3*Te3+A2*Te2+A1*Te+A0)*Ip3+(B3*Te3+B2*Te2+B1*Te+B0)*Ip2+(C1*Te+C0)*Ip+D1*Te+D0其中Te为环境温度，单位为摄氏度，Ip为燃料电池输出的电流密度，单位为A/CM2，其中A3＝-0.0043，A2＝0.2519，A1＝-4.5971，A0＝63.3516；B3＝0.0059，B2＝-0.3527，B1＝7.6114，B0＝-155.8212，C1＝-2.16，C0＝133.243，D1＝0.96，D0＝0.74；图2为该取值参数下，不同电流密度，环境温度Te分别为15℃、25℃和35℃时对应的燃料电池最佳工作温度曲线。
上述步骤(5)中根据步骤(3)的Ip和步骤(1)的Te，计算出风扇转速最低的百分比为：F_min＝a2*Ip2+a1*Ip+a0+b1*Te+b0，其中:a2＝129.8，a1＝-39.56，a0＝10.18，b1＝0.2857，b0＝-5，F_min的单位为风扇额定转速的％。
上述步骤(6)中根据步骤(4)计算出的最佳工作温度Tr，以及步骤(1)测量得到的Tp，计算燃料电池温度误差E＝Tr-Tp；
上述步骤(7)中根据步骤(6)计算出的温度误差E计算误差变化率EC，
EC(k)＝(1-a)*(E(k)-E(k-1))+a*EC(k-1)，其中，k为本次值，k-1为上一次的值，开始的时候EC＝0，E＝0；a＝0.2；
上述步骤(8)中根据实时的温度误差E以及误差变化率EC，计算风扇转速的参考值：
PO(k)＝KP*E(k)；
DO(k)＝KD*EC(k)；
I1(k)＝I1(k-1)+KI*E(k)，
IO(k)＝I1(k) (IO_min<I1(k)<IO_max)，
IO(k)＝IO_max (I1(k)>IO_max)，
IO(k)＝IO_min (IO_min>I1(k))，
PIDO(k)＝PO(k)+DO(k)+IO(k)，
其中，k为本次值，KP为设定的比例系数，KD为设定的微分系数，KI为设定的积分系数，I1为IO运算过程中用到的一个中间值，I1的初始值为0，IO_min为F_min，IO_max为100。
上述步骤(9)中根据步骤(3)计算得到的Ip，计算风扇转速调节的前馈控制调节值为Fd＝W*Ip，其中系数W＝25。
上述步骤(10)中根据步骤(8)计算的风扇调节参考值PIDO以及步骤(9)获得前馈控制的风扇参考值，风扇的实际调节参考值为FT＝Fd+PIDO。
上述步骤(11)中根据步骤(5)选定风扇调节参考的最小限定值F_min，计算风扇实际调节参考值的一次修订值：FT1
FT1(k)＝FT(k)，F_min(k)<FT(k)<F_max；
FT1(k)＝F_min，F_min(k)>FT(k)；
FT1(k)＝F_max，FT(k)>F_max；
其中k为本次值，F_max＝100，对应风扇的最大转速。
上述步骤(12)中根据步骤(11)得到的风扇调节实际值FT1(k)计算风扇调节值的二次修正值FT2
当FT1(k)>FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT1(k)-FT2(k-1)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)+RATE，FT1(k)-FT2(k-1)>RATE；
当FT1(k)≤FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT2(k-1)-FT1(k)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)-RATE，FT2(k-1)-FT1(k)>RATE；
其中k为本次值，k-1为上次值，RATE为设定的每秒钟允许风扇转速最大加速度百分比，RATE＝6。
最后在上述步骤(13)中将步骤(12)中得到的风扇转速设定百分比FT2输出给所述燃料电池风扇10的转速控制器11。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在不背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过温度传感器测量环境温度Te与燃料电池内部温度Tp；
(2)通过电流传感器测定燃料电池的输出电流，测量电流值为It；
(3)根据步骤(2)测量得到的It，燃料电池的面积Ap，计算得到燃料电池的电流密度Ip＝It/Ap；以及
(4)根据步骤(3)获得的Ip，步骤(1)测量得到的Te，计算燃料电池在测量的环境温度与输出电流密度下的参考工作温度为：Tr＝(A3*Te3+A2*Te2+A1*Te+A0)*Ip3+(B3*Te3+B2*Te2+B1*Te+B0)*Ip2+(C1*Te+C0)*Ip+D1*Te+D0其中Te为环境温度，单位为摄氏度，Ip为燃料电池输出的电流密度，单位为A/CM2其他系数的取值见下表：
其中，在所述参考工作温度Tr被确定后，再与TP比较，并藉由脉宽调制技术调节风扇的电压的方式控制风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤((5)：根据步骤(3)的Ip和步骤(1)的Te，计算出风扇转速最低的百分比为：F_min＝a2*Ip2+a1*Ip+a0+b1*Te+b0，其中:100<a2<140；-45<a1<-10；10<a0<20；0.2<b1<0.3，-6<b0<-2，F_min的单位为风扇额定转速的％。
3.根据权利要求2所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括：
步骤(6)根据步骤(4)计算出的所述参考工作温度Tr，以及步骤(1)测量得到的Tp，计算燃料电池温度误差E＝Tr-Tp；
步骤(7)根据步骤(6)计算出的温度误差E计算误差变化率EC，
EC(k)＝(1-a)*(E(k)-E(k-1))+a*EC(k-1)，其中，k为本次值，k-1为上一次的值，开始的时候EC＝0，E＝0；a为设定的系数，0<a<0.5；
步骤(8)根据实时的温度误差E以及误差变化率EC，计算风扇转速的参考值：
PO(k)＝KP*E(k)；
DO(k)＝KD*EC(k)；
I1(k)＝I1(k-1)+KI*E(k)
IO(k)＝I1(k) (IO_min<I1(k)<IO_max)，
IO(k)＝IO_max (I1(k)>IO_max)，
IO(k)＝IO_min (IO_min>I1(k))，
PIDO(k)＝PO(k)+DO(k)+IO(k)，
其中，k为本次值，KP为设定的比例系数，KD为设定的微分系数，KI为设定的积分系数，I1为IO运算过程中用到的一个中间值，I1的初始值为0，IO_min为F_min，IO_max为100。
4.根据权利要求3所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤(9)：根据步骤(3)计算得到的Ip，计算风扇转速调节的前馈控制调节值为Fd＝W*Ip，其中系数W的取值为：25≤W<50，Fd单位为额定转速的％。
5.根据权利要求4所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤(10)：根据步骤(8)计算的风扇调节参考值PIDO以及步骤(9)获得前馈控制的风扇参考值，风扇的实际调节参考值为FT＝Fd+PIDO。
6.根据权利要求5所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤(11)：根据步骤(5)选定风扇调节参考的最小限定值F_min，计算风扇实际调节参考值的一次修订值：FT1
FT1(k)＝FT(k)，F_min(k)<FT(k)<F_max；
FT1(k)＝F_min，F_min(k)>FT(k)；
FT1(k)＝F_max，FT(k)>F_max；
其中k为本次值，F_max＝100，对应风扇的额定转速。
7.根据权利要求6所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤(12)：根据步骤(11)得到的风扇调节实际值FT1(k)计算风扇调节值的二次修正值FT2，
当FT1(k)>FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT1(k)-FT2(k-1)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)+RATE，FT1(k)-FT2(k-1)>RATE；
当FT1(k)≤FT2(k-1)时，
FT2(k)＝FT1(k)，FT2(k-1)-FT1(k)<RATE；
FT2(k)＝FT1(k-1)-RATE，FT2(k-1)-FT1(k)>RATE；
其中k为本次值，k-1为上次值，RATE为设定的每秒钟允许风扇转速最大加速度百分比，1<RATE<10。
8.根据权利要求7所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，还包括步骤(13)：将步骤(12)中得到的风扇转速设定百分比FT2输出给所述燃料电池风扇的转速控制器。
9.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，其中A3＝-0.0043，A2＝0.2519，A1＝-4.5971，A0＝63.3516；B3＝0.0059，B2＝-0.3527，B1＝7.6114，B0＝-155.8212，C1＝-2.16，C0＝133.243，D1＝0.96，D0＝0.74。
10.根据权利要求7所述的空冷型燃料电池风扇的转速调节方法，其特征在于，其中a2＝129.8，a1＝-39.56，a0＝10.18，b1＝0.2857，b0＝-5，W＝25，RATE＝6。
CN201310717028.2A 2013-12-23 2013-12-23 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法 Active CN104728145B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310717028.2A CN104728145B (zh) 2013-12-23 2013-12-23 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310717028.2A CN104728145B (zh) 2013-12-23 2013-12-23 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104728145A CN104728145A (zh) 2015-06-24
CN104728145B true CN104728145B (zh) 2016-08-17

Family

ID=53452405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310717028.2A Active CN104728145B (zh) 2013-12-23 2013-12-23 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104728145B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105977576B (zh) * 2016-07-12 2018-12-04 河南森源重工有限公司 一种用于电动汽车的蓄电池温度控制系统
CN106531924B (zh) * 2017-01-04 2022-09-30 武汉众宇动力系统科技有限公司 动力舱
CN108050092B (zh) * 2017-11-14 2019-08-13 深圳市科比特航空科技有限公司 燃料电池的风扇转速调节方法及装置、计算机存储介质及设备
CN108598524B (zh) * 2018-05-08 2021-03-02 东莞众创新能源科技有限公司 燃料电池冷却系统及其温度控制方法
CN113451610B (zh) * 2020-03-25 2022-09-06 北京亿华通科技股份有限公司 控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112713290B (zh) * 2020-12-29 2021-11-09 浙江高成绿能科技有限公司 一种燃料电池的温度控制方法
CN113540507B (zh) * 2021-06-18 2022-05-31 苏州市华昌能源科技有限公司 一种燃料电池热管理系统散热风扇控制方法
CN113903950B (zh) * 2021-12-08 2022-03-08 国家电投集团氢能科技发展有限公司 分布式空冷燃料电池系统和航天器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087028A (en) * 1997-06-06 2000-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel-cells system and method of regulating temperature in fuel-cells system
CN102536870A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 昆山弗尔赛能源有限公司 一种燃料电池备用电源散热风扇控制器结构
CN102569857A (zh) * 2012-02-17 2012-07-11 昆山弗尔赛能源有限公司 模糊pid算法在燃料电池散热系统中的应用
CN103401004A (zh) * 2013-07-11 2013-11-20 西南交通大学 空冷燃料电池系统及其耦合热控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080124596A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Feedback-based control of a PEM fuel cell for high temperature protection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087028A (en) * 1997-06-06 2000-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel-cells system and method of regulating temperature in fuel-cells system
CN102536870A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 昆山弗尔赛能源有限公司 一种燃料电池备用电源散热风扇控制器结构
CN102569857A (zh) * 2012-02-17 2012-07-11 昆山弗尔赛能源有限公司 模糊pid算法在燃料电池散热系统中的应用
CN103401004A (zh) * 2013-07-11 2013-11-20 西南交通大学 空冷燃料电池系统及其耦合热控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104728145A (zh) 2015-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104728145B (zh) 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法
Wang et al. Frequency control of an isolated micro-grid using double sliding mode controllers and disturbance observer
ES2623437T3 (es) Un método para determinar los puntos de ajuste individuales en un controlador de una planta de energía, y un controlador de planta de energía
WO2016107314A1 (zh) 风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统
Jia et al. Distributed economic model predictive control for a wind–photovoltaic–battery microgrid power system
US20130149628A1 (en) Method of estimating amiount of liquid water in fuel cell, method of estimating amount of liquid water discharged from fuel cell, estimation apparatus of liquid water amount in fuel cell and fuel cell system
CN105978041B (zh) 一种配置标杆风机的风电场有功功率控制方法
JP6601556B2 (ja) 燃料電池システムの湿潤状態制御方法及び湿潤状態制御装置
EP3679635A1 (en) Temperature control for energy storage system
CN108832159A (zh) 一种燃料电池控制系统及控制方法
RU2011122613A (ru) Устройство управления генерированием энергии и способ управления генерированием энергии для топливного элемента
CN102569857A (zh) 模糊pid算法在燃料电池散热系统中的应用
JP6725449B2 (ja) 燃料電池システム
CN108028402A (zh) 燃料电池系统的控制装置以及燃料电池系统的控制方法
CN108050092A (zh) 燃料电池的风扇转速调节方法及装置、计算机存储介质及设备
CN113325712A (zh) 一种电解制氢系统中的自适应响应控制方法、系统及装置
CN115117391A (zh) 一种基于模糊逻辑与模型相结合的燃料电池热管理控制方法
CA3043781A1 (en) Wind power installation and method for operating a wind power installation
CN111120202B (zh) 风力发电机组的偏航角度调整方法、装置、介质以及设备
Wang et al. Time delay thermal control of a compact proton exchange membrane fuel cell against disturbances and noisy measurements
Ranjan et al. An advance control of grid integrated wind turbine driven DFIG-battery system with grid power shaping under Gust Wind Variation
Budh et al. Smoothing control for BESS based hybrid renewable energy system
Li et al. Scheduling optimization of wind power system based on cogeneration
JP2011192458A (ja) 燃料電池システム、移動体、および燃料電池システムの制御方法
US10763522B2 (en) Device intended to generate electricity from a planar fuel cell cooled by air flow

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant