CN106299401A - 燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

燃料电池系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106299401A
CN106299401A CN201510258296.1A CN201510258296A CN106299401A CN 106299401 A CN106299401 A CN 106299401A CN 201510258296 A CN201510258296 A CN 201510258296A CN 106299401 A CN106299401 A CN 106299401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
signal
cell pack
control
fuel
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.)
Granted
Application number
CN201510258296.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106299401B (zh
Inventor
陈耀
王宏刚
拉尔夫·泰克曼
周颖能
黄宝明
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to CN201510258296.1A priority Critical patent/CN106299401B/zh
Priority to JP2016097536A priority patent/JP6883387B2/ja
Priority to EP16169768.5A priority patent/EP3096384B1/en
Priority to KR1020160061250A priority patent/KR102368857B1/ko
Priority to US15/160,032 priority patent/US10290884B2/en
Publication of CN106299401A publication Critical patent/CN106299401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106299401B publication Critical patent/CN106299401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • 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
    • H01M8/04305—Modeling, demonstration models of fuel cells, e.g. for training purposes
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04701—Temperature
    • 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
    • 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
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • 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
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • 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
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • 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
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开一种燃料电池系统，其包括燃料电池堆，气体输送系统以及控制系统，其中，燃料电池堆耦合至负载用于提供功率，气体输送系统耦合至燃料电池堆用于给燃料电池堆提供燃料和氧。控制系统包括前馈控制器和校正控制器，其中，前馈控制器用于基于来自负载的命令来生成期望的控制指示信号，校正控制器用于基于来自燃料电池系统的至少一个测量信号来生成控制校正信号，以避免违背燃料电池堆的操作约束。控制系统基于期望的控制指示信号和控制校正信号来生成控制信号，并基于该生成的控制信号来控制气体输送系统，从而确保燃料电池堆运行在安全运行限度内。本发明还公开一种用于控制该燃料电池系统的方法。

Description

燃料电池系统及其控制方法
技术领域
本发明大体涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池系统以及控制该燃料电池系统的方法。
背景技术
燃料电池是一种电化学装置，其利用燃料例如氢和氧化剂例如周围空气中所包含的氧之间的电化学反应以产生电力。燃料电池具有低污染、高效率及高功率密度等优点。因此，在燃料电池领域，对燃料电池的开发利用投入了较多的发展和研究。燃料电池的种类繁多，其中的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)由于具有操作温度低、激活速度快、以及单位重量和体积的功率密度高等优点，是目前最具有发展前景的燃料电池之一。
然而，众所周知，燃料电池在工作较长一段时间后，燃料电池的性能会随着时间的推移而逐渐恶化。燃料电池的退化包括：故障的电接触、电解质板出现裂缝、涂层故障、材料故障、窜气、内阻增加、膜区域溢流或膜区域干裂等。影响燃料电池寿命的因素可以包括：几何设计、材料设计、工艺流程设计和操作控制设计。如何通过操作控制来降低燃料电池的退化并延长燃料电池的寿命是目前面临的一大挑战。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种燃料电池系统，其包括燃料电池堆、气体输送系统以及控制系统，其中，所述燃料电池堆耦合至负载用于提供功率，所述气体输送系统耦合至所述燃料电池堆用于给所述燃料电池堆提供燃料和氧。所述控制系统包括前馈控制器和校正控制器，其中，所述前馈控制器用于基于来自所述负载的命令来生成期望的控制指示信号，所述校正控制器用于基于来自所述燃料电池系统的至少一个测量信号来生成控制校正信号，以避免违背所述燃料电池堆的操作约束。所述控制系统基于所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号来生成控制信号，并基于所述生成的控制信号来控制所述气体输送系统，从而确保所述燃料电池堆运行在安全运行限度内。
本发明的另一个方面在于提供一种用于控制燃料电池系统的方法，其包括：基于来自燃料电池系统中的负载的命令来生成期望的控制指示信号，其中，所述燃料电池系统包括耦合至所述负载用于提供功率的燃料电池堆、以及耦合至所述燃料电池堆用于给所述燃料电池堆提供燃料和氧的气体输送系统；基于来自所述燃料电池系统的至少一个测量信号来生成控制校正信号，以避免违背所述燃料电池堆的操作约束；基于所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号来生成控制信号；以及基于所述生成的控制信号来控制所述气体输送系统，从而确保所述燃料电池堆运行在安全运行限度内。
本发明的燃料电池系统及其控制方法能够以一种统一的方式来有效地解决燃料电池堆的各种不同操作约束，并且能够将影响燃料电池堆的寿命的一些关键变量控制在安全的界限内，因此本发明的燃料电池系统及其控制方法能够有效地确保燃料电池堆在满足燃料电池系统的正常运行的条件下运行在其安全运行限度内。本发明的燃料电池系统及其控制方法可以延长燃料电池堆的寿命，简化燃料电池系统的设计并且降低燃料电池系统的成本。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
图1是根据本发明的一个具体实施方式的燃料电池系统的示意性框图；
图2是图1的控制系统的示意性框图；
图3是图2的前馈控制器的示意性框图；
图4是根据本发明的一个具体实施方式的用于控制燃料电池系统的方法的流程图；及
图5是示出根据图4的方法在生成设定的电流信号的具体步骤的流程图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。而且，短语“基于”意指“至少部分地基于”。
图1是根据本发明的一个具体实施方式的燃料电池系统的示意性框图，现参照图1，根据本发明的一个具体实施方式的燃料电池系统100包括燃料电池堆1、气体输送系统3以及控制系统4，其中，燃料电池堆1耦合至负载2用于提供功率，气体输送系统3耦合至燃料电池堆1用于给燃料电池堆1提供燃料和氧，控制系统4用于控制气体输送系统3。控制系统4包括前馈控制器41和校正控制器42。前馈控制器41用于基于来自负载2的命令CL来生成期望的控制指示信号S1。校正控制器42用于基于来自燃料电池系统100的至少一个测量信号SM来生成控制校正信号S2。控制校正信号S2用于避免违背燃料电池堆1的操作约束。控制系统4用于基于期望的控制指示信号SL和控制校正信号S2来生成控制信号S3，并基于该生成的控制信号S3来控制气体输送系统3，从而确保本发明的燃料电池堆1运行在安全运行限度内。
本发明的燃料电池系统100能够以一种统一的方式有效地解决燃料电池堆1的各种不同操作约束，同时将影响燃料电池堆1的寿命的一些关键变量控制在安全的界限内，从而本发明的燃料电池系统100能够在满足其正常运行的条件下，有效地确保燃料电池堆1运行在其安全运行限度内。本发明的燃料电池系统100可以延长燃料电池堆1的寿命，并且具有设计简单和成本低的特点。
燃料电池堆1包括一系列堆积在一起的燃料电池。燃料通常是氢和空气通常是氧在燃料电池堆1中发生反应。燃料电池堆1将氢和氧转变为水，从而产生电和热量。本发明的燃料电池堆1可以适用于例如固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)等高温燃料电池，也可以适用于例如质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)等低温燃料电池。例如，在本发明的燃料电池系统为一种固体氧化物燃料电池型系统的情况下，则燃料电池堆包括一系列固体氧化物燃料电池，其中每一个固体氧化物燃料电池具有阳极、阴极、阳极和阴极之间的固体电解质以及连接体。固体电解质最常见的为一种被称为氧化钇稳定的氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia，YSZ)的陶瓷材料，其在足够高的温度(通常在500℃以上)下传导负氧离子。
燃料电池堆1的操作约束是由用户指定的与燃料电池堆1的寿命有关的操作约束。燃料电池堆1的操作约束可以包括下列约束中的至少一种：燃料电池堆1的单个燃料电池的电压、燃料电池堆1的电阻、燃料电池堆1的阳极气压与阴极气压之间的压差、燃料电池堆1中的最大温差、过氧比(过氧比是供应至燃料电池堆1的阴极的氧气与实际消耗的氧气之间的比例)、过燃比(过燃比是供应至燃料电池堆1的阳极的燃料与实际消耗的燃料之间的比例)、燃料电池系统100所在的周围环境压力与燃料电池堆1的阳极入口气压之间的压差、周围环境压力与燃料电池堆1的阴极入口气压之间的压差、阳极和阴极之间的气体互窜、阳极与燃料电池系统100所在的周围环境之间的气体互窜、以及阴极与周围环境之间的气体互窜。然而，本发明的燃料电池堆1的操作约束并不应局限于以上约束，其也可以包括其他并未在此提及的约束。
例如，在一些具体实施方式中，燃料电池堆1的单个燃料电池的电压可以在约0.55V到1.0V的范围内。燃料电池堆1的阳极气压与阴极气压之间的压差可以在约-40Kpa(千帕)到40Kpa的范围内。燃料电池堆1的最大温差可以在约-40Kpa到40Kpa的范围内。过氧比可以在2到6的范围内。过燃比可以在1.5到6的范围内。周围环境压力和燃料电池堆1的阳极入口气压之间的压差可以在约0Kpa到40Kpa的范围内。周围环境压力和燃料电池堆1的阴极入口气压之间的压差可以在0Kpa到40Kpa的范围内。但是，应当理解的是，用户可以根据燃料电池堆1的实际运行状况，预先对燃料电池堆1的操作约束的数量和具体数值作出相应的调整。
至少一个测量信号SM可以包括下列信号中的至少一个：燃料电池堆1的阳极入口气压、燃料电池堆1的阳极出口气压、燃料电池堆1的阴极入口气压、燃料电池堆1的阴极出口气压、燃料电池堆1的阳极入口流量、燃料电池堆1的阳极出口流量、燃料电池堆1的阴极入口流量、燃料电池堆1的阴极出口流量、燃料电池堆1的一个或多个温度测量值、燃料电池堆1的单个燃料电池的电压、燃料电池堆1的电流、以及燃料电池系统100所在的周围环境温度、周围环境压力和周围环境湿度。然而，本发明的至少一个测量信号SM并不应局限于上述信号，其也可以包括其他并未在此提及的信号。
继续参照图1，本发明的燃料电池系统100还包括废气排放系统5，废气排放系统5耦合至燃料电池堆1用于排放废气。反应物和未反应的气体作为废气通过废气排放系统5被排放。废气排放系统5包括阳极排放模块51和阴极排放模块52，其中，阳极排放模块51用于排放燃料废气，阴极排放模块52用于排放空气废气。
参照图1，在一个具体实施方式中，控制系统4还包括加法器43。加法器43用于将期望的控制指示信号S1和控制校正信号S2相加，以生成控制信号S3。然而，加法器43仅作为本发明的一个示例被阐示，事实上，本发明的控制系统4并不应限制为包括加法器43。在本发明的另一个具体实施方式中，控制系统4还可以包括选择器。例如，该选择器可以用于选出期望的控制指示信号S1和控制校正信号S2中的最大者。将该选出的最大者视为控制信号S3。或者，该选择器也可以用于选出期望的控制指示信号S1和控制校正信号S2中的最小者。将该选出的最小者视为控制信号S3。
气体输送系统3包括燃料流量调节器31和空气流量调节器32。燃料流量调节器31用于调节提供给燃料电池堆1的燃料流量。空气流量调节器32用于调节提供给燃料电池堆1的空气流量。
图2示出本发明的控制系统4的示意性框图。现参照图2，在一个具体实施方式中，期望的控制指示信号S1包括期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12，相应地，控制校正信号S2包括燃料流量校正信号S21和空气流量校正信号S22。校正控制器42生成燃料流量校正信号S21，并将生成的燃料流量校正信号S21增加到期望的燃料流量指示信号S11中，从而获得燃料流量信号S31，并且，校正控制器42生成空气流量校正信号S22，并将生成的空气流量校正信号S22增加到期望的空气流量指示信号S12中，从而获得空气流量信号S32。因此，控制信号S3包括燃料流量信号S31和空气流量信号S32。
在本具体实施方式中，参照图2，加法器43包括第一加法器431和第二加法器432。第一加法器431将期望的燃料流量指示信号S11和燃料流量校正信号S21相加，从而生成燃料流量信号S31。第二加法器432将期望的空气流量指示信号S12和空气流量校正信号S22相加，从而生成空气流量信号S32。
在一个具体实施方式中，来自负载2的命令CL包括功率命令CL。
图3示出本发明的前馈控制器41的示意性框图。现参照图3，前馈控制器41包括设定器411和转换器412。在一个具体实施方式中，设定器411基于功率命令CL来生成设定的电流信号SIS。在另一个具体实施方式中，设定器411基于功率命令CL并且还基于来自燃料电池堆1的电流测量值SI来生成设定的电流信号SIS。作为一个示例，设定器411可以包括电流计算模块4111、补偿模块4112和第三加法器4113。电流计算模块4111基于功率命令CL来计算基准电流信号SIB，从而来满足功率命令CL。补偿模块4112基于电流测量值SI来生成补偿电流信号SIC。第三加法器4113将基准电流信号SIB和补偿电流信号SIC相加，以生成设定的电流信号SIS。转换器412通过乘以化学计量比将设定的电流信号SIS转换为期望的控制指示信号S1。在一个具体实施方式中，期望的控制指示信号S1包括期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12。
参照图1和图2，本发明的校正控制器42利用模型预测控制来解决燃料电池堆1的操作约束。校正控制器42用于基于至少一个测量信号SM来预测期望的控制指示信号S1是否会违背燃料电池堆1的操作约束。当预测到期望的控制指示信号S1将会违背燃料电池堆1的操作约束时，本发明的校正控制器42则会生成控制校正信号S2，并将生成的控制校正信号S2增加到期望的控制指示信号S1中。在一个具体实施方式中，控制校正信号S2包括燃料流量校正信号S21和空气流量校正信号S22。生成燃料流量校正信号S21，并将生成的燃料流量校正信号S21增加到期望的燃料流量指示信号S11中，并且，生成空气流量校正信号S22，并将生成的空气流量校正信号S22增加到期望的空气流量指示信号S12中。
本发明的燃料电池系统100可以至少具有如下所述的有益技术效果：
本发明的燃料电池系统100无需额外的硬件、工艺流程或材料改变，因此可以为延长燃料电池寿命提供一种低成本的解决方案。
本发明的燃料电池系统100还可以提供一种通用的燃料电池寿命控制的解决方案，该方案可以在一个框架中处理多个相互作用的约束，并且该方案具有很强的约束处理能力，其可以通过处理更少的操纵变量(例如，仅仅两个变量，燃料流量和空气流量)来满足更多的约束。
本发明的燃料电池系统100可以具有较广的应用领域，其从低温燃料电池到高温燃料电池均适用。
本发明的燃料电池系统100易于操作。本发明的燃料电池系统100包括两个独立的控制模块，即前馈控制器41和校正控制器42，前馈控制器41和校正控制器42能够以明确的物理意义分别进行调整并独立地进行故障排查，因此，对于没有深厚控制背景的操作员也能够使用本发明的燃料电池系统100。
图4示出根据本发明的一个具体实施方式的一种用于控制燃料电池系统100的方法的流程图。如图4并且结合参照图1至图3，根据本发明的一个具体实施方式的用于控制燃料电池系统100的方法包括如下步骤：
在步骤B1中，基于来自以上燃料电池系统100中的负载2的命令CL来生成期望的控制指示信号S1。在本具体实施方式中，基于来自负载2的命令CL来生成期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12。因此，期望的控制指示信号S1包括期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12。在一个具体实施方式中，来自负载2的命令CL可以包括功率命令CL。
当来自负载2的命令CL为功率命令CL时，则步骤B1还包括如下步骤：
在步骤B11中，生成设定的电流信号SIS。在一个具体实施方式中，基于功率命令CL来生成设定的电流信号SIS。在另一个具体实施方式中，基于功率命令CL并且还基于来自燃料电池堆1的电流测量值SI来生成设定的电流信号SIS。
图5是示出根据图4的方法在基于功率命令CL和来自燃料电池堆1的电流测量值SI来生成设定的电流信号SIS的具体步骤的流程图。如图5所示，步骤B11还包括如下步骤：
在步骤B111中，基于功率命令CL来计算基准电流信号SIB以满足功率命令CL。
在步骤B112中，基于电流测量值SI来生成补偿电流信号SIC。
在步骤B113中，将基准电流信号SIB和补偿电流信号SIC相加以生成设定的电流信号SIS。
现在返回到图4，在步骤B12中，通过乘以化学计量比，将设定的电流信号SIS转换为期望的控制指示信号S1。在本具体实施方式中，将设定的电流信号SIS转换为期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12。
在步骤B2中，由用户预先指定燃料电池堆1的操作约束。燃料电池堆1的操作约束与燃料电池堆1的寿命有关。例如，燃料电池堆1的操作约束可以包括，但不限于如下所列约束中的至少一种：燃料电池堆1的单个燃料电池的电压、燃料电池堆1的电阻、燃料电池堆1的阳极气压与阴极气压之间的压差、燃料电池堆1中的最大温差、过氧比(即供应至燃料电池堆1的阴极的氧气与实际消耗的氧气之间的比例)、过燃比(即供应至燃料电池堆1的阳极的燃料与实际消耗的燃料之间的比例)、燃料电池系统100所在的周围环境压力与燃料电池堆1的阳极入口气压之间的压差、周围环境压力与燃料电池堆1的阴极入口气压之间的压差、阳极和阴极之间的气体互窜、阳极与燃料电池系统100所在的周围环境之间的气体互窜、以及阴极与周围环境之间的气体互窜。
在步骤B3中，预先建立用于描述燃料电池堆1的运转状态的预测模型。
在步骤B4中，基于至少一个测量信号SM来从预测模型中预测期望的控制指示信号S1是否会违背燃料电池堆1的操作约束。在本具体实施方式中，基于至少一个测量信号SM来从预测模型中预测期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12中的任意一者或两者是否将会违背燃料电池堆1的操作约束。至少一个测量信号SM例如可以包括，但不限于下列信号中的至少一个：燃料电池堆1的阳极入口气压、燃料电池堆1的阳极出口气压、燃料电池堆1的阴极入口气压、燃料电池堆1的阴极出口气压、燃料电池堆1的阳极入口流量、燃料电池堆1的阳极出口流量、燃料电池堆1的阴极入口流量、燃料电池堆1的阴极出口流量、燃料电池堆1的一个或多个温度测量值、燃料电池堆1的单个燃料电池的电压、燃料电池堆1的电流、以及燃料电池系统100所在的周围环境温度、周围环境压力和周围环境湿度。如果预测的结果为“是”，则过程前进到步骤B5。
在步骤B5中，当预测到期望的控制指示信号S1将会违背燃料电池堆1的操作约束时，则将会生成一个控制校正信号S2，并将生成的控制校正信号S2增加到期望的控制指示信号S1中。在本具体实施方式中，控制校正信号S2包括燃料流量校正信号S21和空气流量校正信号S22。
例如，当预测到期望的控制指示信号S1中的期望的燃料流量指示信号S11将会违背燃料电池堆1的操作约束时，则将会生成一个燃料流量校正信号S21，并将生成的燃料流量校正信号S21增加到期望的燃料流量指示信号S11中。当预测到期望的控制指示信号S1中的期望的空气流量指令信号S12将会违背燃料电池堆1的操作约束时，则将会生成一个空气流量校正信号S22，并将生成的空气流量校正信号S22增加到期望的空气流量指示信号S12中。当预测到期望的控制指示信号S1中的期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指令信号S12都将会违背燃料电池堆1的操作约束时，则将会生成燃料流量校正信号S21和空气流量校正信号S22，并将生成的燃料流量校正信号S21和空气流量校正信号S22分别增加到期望的燃料流量指示信号S11和期望的空气流量指示信号S12中。
在步骤B6中，基于期望的控制指示信号S1和控制校正信号S2来生成控制信号S3。在本具体实施方式中，控制信号S3包括燃料流量信号S31和空气流量信号S32。具体而言，基于期望的燃料流量指示信号S11和燃料流量校正信号S21来生成燃料流量信号S31，基于期望的空气流量指示信号S12和空气流量校正信号S22来生成空气流量信号S32。
在一个具体实施方式中，通过将期望的控制指示信号S1和控制校正信号S2相加来生成控制信号S3。具体地，通过将期望的燃料流量指示信号S11和燃料流量校正信号S21相加来生成控制信号S3中的燃料流量信号S31，并且，通过将期望的空气流量指示信号S12和空气流量校正信号S22相加来生成控制信号S3中的空气流量信号S32。
在步骤B7中，基于生成的控制信号S3来控制气体输送系统3，从而确保燃料电池堆1运行在安全运行限度内。生成的控制信号S3包括燃料流量信号S31和空气流量信号S32，所以燃料流量信号S31和空气流量信号S32分别用于控制气体输送系统3的燃料流量调节器31和空气流量调节器32(参见图1)。燃料流量调节器31将会根据燃料流量信号S31来调整供应至燃料电池堆1的燃料流量，并且，空气流量调节器32将会根据空气流量信号S32来调整供应至燃料电池堆1的空气流量。
本发明的用于控制燃料电池系统100的方法能够以一种统一的方式来有效地解决燃料电池堆1的各种不同操作约束，并且能够将影响燃料电池堆1的寿命的一些关键变量控制在安全的界限内，因此本发明的控制方法能够有效地确保燃料电池堆1在满足燃料电池系统100的正常运行的条件下运行在其安全运行限度内。本发明的方法可以延长燃料电池堆1的寿命，简化燃料电池系统100的设计并且降低燃料电池系统100的成本。
本发明的用于控制燃料电池系统100的方法具有与如上描述的燃料电池系统100相似的有益技术效果，在此不再赘述。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (18)

1.一种燃料电池系统，其包括：
燃料电池堆，其耦合至负载用于提供功率；
气体输送系统，其耦合至所述燃料电池堆用于给所述燃料电池堆提供燃料和氧；以及
控制系统，其包括：
前馈控制器，其用于基于来自所述负载的命令来生成期望的控制指示信号；及
校正控制器，其用于基于来自所述燃料电池系统的至少一个测量信号来生成控制校正信号，以避免违背所述燃料电池堆的操作约束，
其中，所述控制系统基于所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号来生成控制信号，并基于所述生成的控制信号来控制所述气体输送系统，从而确保所述燃料电池堆运行在安全运行限度内。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制系统还包括：
加法器，其用于将所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号相加以生成所述控制信号。
3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述期望的控制指示信号包括期望的燃料流量指示信号和期望的空气流量指示信号，所述控制校正信号包括燃料流量校正信号和空气流量校正信号，以及所述控制信号包括燃料流量信号和空气流量信号，所述加法器包括：
第一加法器，其用于将所述期望的燃料流量指示信号和所述燃料流量校正信号相加以生成所述燃料流量信号；及
第二加法器，其用于将所述期望的空气流量指示信号和所述空气流量校正信号相加以生成所述空气流量信号。
4.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述来自负载的命令包括功率命令，所述前馈控制器包括：
设定器，其用于基于所述功率命令来生成设定的电流信号；及
转换器，其用于通过乘以化学计量比将所述设定的电流信号转换为所述期望的控制指示信号。
5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其中，由所述设定器生成的所述设定的电流信号是基于所述功率命令和来自所述燃料电池堆的电流测量值进行确定的。
6.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述设定器包括：
电流计算模块，其用于计算基准电流信号以满足所述功率命令；
补偿模块，其用于基于所述电流测量值来生成补偿电流信号；及
第三加法器，其用于将所述基准电流信号和所述补偿电流信号相加以生成所述设定的电流信号。
7.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述校正控制器利用模型预测控制来解决所述燃料电池堆的所述操作约束。
8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其中，所述校正控制器基于所述至少一个测量信号来预测所述期望的控制指示信号是否会违背所述燃料电池堆的所述操作约束，并且当预测到所述期望的控制指示信号将会违背所述燃料电池堆的所述操作约束时，则生成所述控制校正信号，并将所述生成的控制校正信号增加到所述期望的控制指示信号中。
9.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池堆的所述操作约束是由用户指定的与所述燃料电池堆的寿命有关的操作约束。
10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池堆的所述操作约束包括下列约束中的至少一种：所述燃料电池堆的单个燃料电池的电压、所述燃料电池堆的电阻、所述燃料电池堆的阳极气压与阴极气压之间的压差、所述燃料电池堆中的最大温差、过氧比，所述过氧比是供应至所述燃料电池堆的阴极的氧气与实际消耗的氧气之间的比例、过燃比，所述过燃比是供应至所述燃料电池堆的阳极的燃料与实际消耗的燃料之间的比例、所述燃料电池系统所在的周围环境压力与所述燃料电池堆的阳极入口气压之间的压差、所述周围环境压力与所述燃料电池堆的阴极入口气压之间的压差、所述阳极和所述阴极之间的气体互窜、所述阳极与所述燃料电池系统所在的周围环境之间的气体互窜、以及所述阴极与所述周围环境之间的气体互窜。
11.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述至少一个测量信号包括下列信号中的至少一个：所述燃料电池堆的阳极入口气压、阳极出口气压、阴极入口气压、阴极出口气压、阳极入口流量、阳极出口流量、阴极入口流量及阴极出口流量、所述燃料电池堆的一个或多个温度测量值、所述燃料电池堆的单个燃料电池的电压、所述燃料电池堆的电流、以及所述燃料电池系统所在的周围环境温度、周围环境压力和周围环境湿度。
12.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池系统为固体氧化物燃料电池型系统，所述燃料电池堆包括一系列固体氧化物燃料电池，其中每一个所述固体氧化物燃料电池具有阳极、阴极、所述阳极和所述阴极之间的固体电解质以及连接体。
13.一种用于控制燃料电池系统的方法，其包括：
基于来自燃料电池系统中的负载的命令来生成期望的控制指示信号，其中，所述燃料电池系统包括耦合至所述负载用于提供功率的燃料电池堆、以及耦合至所述燃料电池堆用于给所述燃料电池堆提供燃料和氧的气体输送系统；
基于来自所述燃料电池系统的至少一个测量信号来生成控制校正信号，以避免违背所述燃料电池堆的操作约束；
基于所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号来生成控制信号；以及
基于所述生成的控制信号来控制所述气体输送系统，从而确保所述燃料电池堆运行在安全运行限度内。
14.如权利要求13所述的方法，其中，产生所述控制信号包括：将所述期望的控制指示信号和所述控制校正信号相加以生成所述控制信号。
15.如权利要求13所述的方法，其中，来自所述负载的所述命令包括功率命令，产生所述期望的控制指示信号包括：
基于所述功率命令来生成设定的电流信号；及
通过乘以化学计量比将所述设定的电流信号转换为所述期望的控制指示信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中，产生所述设定的电流信号包括：基于所述功率命令和来自所述燃料电池堆的电流测量值来生成所述设定的电流信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中，产生所述设定的电流信号包括：
计算基准电流信号以满足所述功率命令；
基于所述电流测量值来生成补偿电流信号；及
将所述基准电流信号和所述补偿电流信号相加以生成所述设定的电流信号。
18.如权利要求13所述的方法，其中，产生所述控制校正信号包括：
预先指定所述燃料电池堆的所述操作约束；
预先建立用于描述所述燃料电池堆的运转状态的预测模型；
基于所述至少一个测量信号从所述预测模型来预测所述期望的控制指示信号是否会违背所述燃料电池堆的所述操作约束；及
当预测到所述期望的控制指示信号将会违背所述燃料电池堆的所述操作约束时，则生成所述控制校正信号，并将所述生成的控制校正信号增加到所述期望的控制指示信号中。
CN201510258296.1A 2015-05-20 2015-05-20 燃料电池系统及其控制方法 Active CN106299401B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510258296.1A CN106299401B (zh) 2015-05-20 2015-05-20 燃料电池系统及其控制方法
JP2016097536A JP6883387B2 (ja) 2015-05-20 2016-05-16 燃料電池システム及びその制御の方法
EP16169768.5A EP3096384B1 (en) 2015-05-20 2016-05-16 Fuel cell system and controlling method thereof
KR1020160061250A KR102368857B1 (ko) 2015-05-20 2016-05-19 연료 전지 시스템 및 그 제어 방법
US15/160,032 US10290884B2 (en) 2015-05-20 2016-05-20 Fuel cell system and controlling method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510258296.1A CN106299401B (zh) 2015-05-20 2015-05-20 燃料电池系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106299401A true CN106299401A (zh) 2017-01-04
CN106299401B CN106299401B (zh) 2019-07-16

Family

ID=55969063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510258296.1A Active CN106299401B (zh) 2015-05-20 2015-05-20 燃料电池系统及其控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10290884B2 (zh)
EP (1) EP3096384B1 (zh)
JP (1) JP6883387B2 (zh)
KR (1) KR102368857B1 (zh)
CN (1) CN106299401B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991881A (zh) * 2017-12-20 2018-05-04 东南大学 一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法
CN109524693A (zh) * 2018-11-13 2019-03-26 吉林大学 燃料电池空气供给系统模型预测控制方法
CN109742426A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 中氢新能技术有限公司 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
CN110010931A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 嘉兴德燃动力系统有限公司 一种燃料电池发动机供氢子系统的控制策略方法及系统
CN111258365A (zh) * 2020-03-04 2020-06-09 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池系统的功率控制方法
CN112290065A (zh) * 2020-09-25 2021-01-29 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种基于有机液体供氢的密闭空间用燃料电池发电系统
CN112615030A (zh) * 2020-12-10 2021-04-06 全球能源互联网研究院有限公司 一种固定式发电用燃料电池机组控制系统及控制方法
WO2021139539A1 (zh) * 2020-01-10 2021-07-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种车载氢系统的控制方法、装置及车载氢系统
CN114551944A (zh) * 2022-01-07 2022-05-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 质子交换膜燃料电池内部含水量的快速控制方法及系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6780593B2 (ja) * 2017-07-07 2020-11-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
US10547070B2 (en) * 2018-03-09 2020-01-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. STL actuation-path planning
CN111948562B (zh) * 2020-08-24 2023-06-16 南京机电职业技术学院 一种燃料电池全生命周期监控与评估系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007012549A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN101803090A (zh) * 2007-11-16 2010-08-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN101855762A (zh) * 2007-11-08 2010-10-06 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN102237536A (zh) * 2010-05-06 2011-11-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制燃料电池系统中的燃料输送喷射器的适应性方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020024525A (ko) 2000-09-25 2002-03-30 요트 루나우 연료 셀 배터리를 동작시키는 방법
TW558852B (en) 2002-07-12 2003-10-21 Asia Pacific Fuel Cell Tech Control apparatus and method of fuel cell set
JP4155027B2 (ja) * 2002-12-25 2008-09-24 日産自動車株式会社 燃料電池システム
CN100349317C (zh) 2003-04-08 2007-11-14 亚太燃料电池科技股份有限公司 燃料电池组的控制装置及方法
JP4882198B2 (ja) 2003-09-25 2012-02-22 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2006072747A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fujitsu Ten Ltd モデル予測制御装置
US7599760B2 (en) 2006-04-17 2009-10-06 Bloom Energy Corporation Online configurable control system for fuel cells
US20090253007A1 (en) 2008-04-04 2009-10-08 Mergler Christopher M Method and apparatus for anode oxidation prevention and cooling of a solid-oxide fuel cell stack
JP2010067485A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Panasonic Corp 燃料電池に供給する燃料の流量を制御する方法と燃料供給装置、それを用いた燃料電池システム
US8652697B2 (en) 2009-02-25 2014-02-18 Bloom Energy Corporation Controlling a fuel cell system based on fuel cell impedance characteristic
JP4474688B1 (ja) 2009-03-31 2010-06-09 Ｔｏｔｏ株式会社 固体電解質型燃料電池
EP2416425B1 (en) 2009-03-31 2017-10-18 Toto Ltd. Solid electrolyte fuel cell
JP4622005B2 (ja) 2009-03-31 2011-02-02 Ｔｏｔｏ株式会社 固体電解質型燃料電池
JP5212224B2 (ja) 2009-03-31 2013-06-19 トヨタ自動車株式会社 粒径分布モデル作成方法、当該粒径分布モデル作成方法を用いた燃料電池触媒の劣化予測方法、及び当該燃料電池触媒の劣化予測方法を用いた燃料電池の制御方法
JP4998609B2 (ja) 2010-05-25 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP2011249171A (ja) 2010-05-27 2011-12-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、および、燃料電池スタックの劣化判定方法
EP2624351B1 (en) 2010-09-29 2017-11-01 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
KR101362054B1 (ko) 2012-09-19 2014-02-13 현대자동차 주식회사 연료 전지의 전류 제어 방법
CN106575783B (zh) * 2014-08-20 2018-04-10 日产自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007012549A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN101855762A (zh) * 2007-11-08 2010-10-06 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN101803090A (zh) * 2007-11-16 2010-08-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN102237536A (zh) * 2010-05-06 2011-11-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制燃料电池系统中的燃料输送喷射器的适应性方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991881A (zh) * 2017-12-20 2018-05-04 东南大学 一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法
CN107991881B (zh) * 2017-12-20 2021-01-05 东南大学 一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法
CN109524693A (zh) * 2018-11-13 2019-03-26 吉林大学 燃料电池空气供给系统模型预测控制方法
CN109742426A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 中氢新能技术有限公司 一种甲醇燃料电池的排气阀角度的控制系统及其控制方法
CN110010931A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 嘉兴德燃动力系统有限公司 一种燃料电池发动机供氢子系统的控制策略方法及系统
WO2021139539A1 (zh) * 2020-01-10 2021-07-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种车载氢系统的控制方法、装置及车载氢系统
CN111258365A (zh) * 2020-03-04 2020-06-09 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池系统的功率控制方法
CN112290065A (zh) * 2020-09-25 2021-01-29 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种基于有机液体供氢的密闭空间用燃料电池发电系统
CN112290065B (zh) * 2020-09-25 2021-09-03 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种基于有机液体供氢的密闭空间用燃料电池发电系统
CN112615030A (zh) * 2020-12-10 2021-04-06 全球能源互联网研究院有限公司 一种固定式发电用燃料电池机组控制系统及控制方法
CN114551944A (zh) * 2022-01-07 2022-05-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 质子交换膜燃料电池内部含水量的快速控制方法及系统
CN114551944B (zh) * 2022-01-07 2023-10-10 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 质子交换膜燃料电池内部含水量的快速控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3096384A1 (en) 2016-11-23
CN106299401B (zh) 2019-07-16
US20160344048A1 (en) 2016-11-24
US10290884B2 (en) 2019-05-14
KR20160137394A (ko) 2016-11-30
JP2016219413A (ja) 2016-12-22
KR102368857B1 (ko) 2022-03-02
EP3096384B1 (en) 2019-07-03
JP6883387B2 (ja) 2021-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106299401A (zh) 燃料电池系统及其控制方法
US20200161671A1 (en) Fuel cell system containing humidity sensor and method of operating thereof
Aguiar et al. Anode-supported intermediate-temperature direct internal reforming solid oxide fuel cell: II. Model-based dynamic performance and control
Botta et al. Dynamic modeling of reversible solid oxide cell stack and control strategy development
CN108832159B (zh) 一种燃料电池控制系统及控制方法
RU2598361C2 (ru) Управление работой резервного электрического генератора с батареей топливных пом-элементов
Alizadeh et al. The experimental analysis of a dead-end H2/O2 PEM fuel cell stack with cascade type design
CN109565065B (zh) 用于支持电网的燃料电池负载循环
Nakajo et al. Progressive activation of degradation processes in solid oxide fuel cells stacks: Part I: Lifetime extension by optimisation of the operating conditions
JP6788778B2 (ja) 燃料電池システム及びその運転方法
CN103339773B (zh) 控制燃料电池器件中的运行状态的方法和装置
JP2007509470A (ja) 固体酸化物型燃料電池の動作制御
KR101909796B1 (ko) 연료 전지 적층체의 작동 방법
US20080152961A1 (en) Purging a fuel cell system
US8092953B2 (en) Fuel cell system and method of operating the fuel cell system
US6504339B2 (en) Technique and apparatus to control the charging of a battery using a fuel cell
CN112001092A (zh) 一种面向不同功率输出的pemfc操作条件寻优方法
CN103299467B (zh) 用于控制燃料电池系统中的燃料供给的方法和装置
Alizadeh et al. Experimental Study on a 1000W Dead-End H
CN102170166A (zh) 并联式燃料电池电力系统
US20080152968A1 (en) Controlling oxidant flows in a fuel cell system
Pianko-Oprych et al. Numerical analysis of a serial connection of two staged SOFC stacks in a CHP system fed by methane using Aspen TECH
KR20160082572A (ko) 연료재순환형 고체산화물 연료전지시스템
Mueller et al. Transient performance of integrated SOFC system including spatial temperature control
JP2019003782A (ja) 燃料電池システムとその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant