一种阴极湿度控制方法、装置、电子设备及介质与流程

本发明涉及控制领域，特别涉及一种阴极湿度控制方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、近年来,氢能和燃料电池受到越来越多的重视。质子交换膜燃料电池(protonexchange membrane fuel cell，pemfc)因其清洁、高效、可再生等优点被认为是极具前景的新能源之一,并在发电、汽车等领域逐渐得到应用，并具备一定的产业化前景，然而，pemfc有限的性能和寿命严重制约了其应用和发展。pemfc实际运行中的湿度是影响电堆性能和寿命的关键变量。pemfc运行过程中的负载波动会导致阴极湿度的波动，阴极湿度过高和过低均会给其湿度控制带来难度。同时，因为pemfc在不同运行阶段，湿度变化具有非线性、干扰和耦合性强等的特点，所以现有技术中没有一种方法可以保证在满足pemfc输出性能的基础上，将pemfc湿度控制在合适范围，即难以避免出现“水淹”、“膜干”的现象。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种阴极湿度控制方法、装置、电子设备及介质，基于当前阴极湿度及当前干扰量对用于向质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使当前阴极湿度满足预设湿度条件，准确的完成对燃料电池的质子交换膜的阴极湿度的控制，使其满足预设湿度条件。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种阴极湿度控制方法，包括：

3、确定燃料电池的质子交换膜的当前阴极湿度信息；

4、根据所述当前阴极湿度信息确定所述质子交换膜的当前阴极湿度以及针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量；

5、基于所述当前阴极湿度及所述当前干扰量对用于向所述质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使所述当前阴极湿度满足预设湿度条件。

6、可选的，根据所述当前阴极湿度信息确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，包括：

7、根据燃料电池阴极湿度模型确定干扰量计算公式；

8、基于所述干扰量计算公式及所述当前阴极湿度信息确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量。

9、可选的，所述基于所述干扰量计算公式及所述当前阴极湿度信息确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，包括：

10、从所述当前阴极湿度信息中提取所述质子交换膜的当前电化学反应的生产水的质量流量、所述质子交换膜的当前阴极出口的液态水的质量流量、当前通过所述质子交换膜的水蒸气的质量流量、所述质子交换膜的当前阴极出口的水蒸气的质量流量、所述质子交换膜的当前阴极水蒸气分压、所述燃料电池的当前温度、所述质子交换膜的当前阴极体积及所述质子交换膜的当前饱和蒸汽压；

11、根据所述干扰量计算公式、所述当前电化学反应的生产水的质量流量、所述当前阴极出口的液态水的质量流量、所述当前通过所述质子交换膜的水蒸气的质量流量、所述当前阴极出口的水蒸气的质量流量、所述当前阴极水蒸气分压、所述燃料电池的当前温度、所述当前阴极体积及所述当前饱和蒸汽压确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量。

12、可选的，所述基于所述当前阴极湿度及所述当前干扰量对用于向所述质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使所述当前阴极湿度满足预设湿度条件，包括：

13、确定所述当前阴极湿度与预设湿度的差值；

14、基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整；

15、将线性二次型调整的结果传给所述加湿器的功率控制器，以便所述功率控制器基于所述线性二次型调整的结果调整所述加湿器的当前功率；

16、判断所述质子交换膜在所述加湿器的当前功率下的阴极湿度是否满足所述预设湿度条件；

17、若满足所述预设湿度条件，则判定所述质子交换膜的阴极湿度调整成功；

18、若不满足所述预设湿度条件，则返回所述基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整的步骤。

19、可选的，所述基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整，包括：

20、确定线性二次型调节器的调制参数；

21、将所述差值及所述当前干扰量输入进所述线性二次型调节器中，以使所述线性二次型调节器基于所述调制参数、所述差值及所述当前干扰量进行所述线性二次型调整。

22、可选的，所述确定线性二次型调节器的调制参数，包括：

23、通过matlab中的线性二次型控制函数确定所述线性二次型调节器的参数矩阵；

24、将所述参数矩阵作为所述线性二次型调节器的调制参数。

25、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种阴极湿度控制装置，包括：

26、第一确定模块，用于确定燃料电池的质子交换膜的当前阴极湿度信息；

27、第二确定模块，用于根据所述当前阴极湿度信息确定所述质子交换膜的当前干扰量及当前阴极湿度；

28、调整模块，用于基于所述当前阴极湿度及所述当前干扰量对所述质子交换膜的加湿器的当前功率进行调整，以使所述当前阴极湿度满足预设湿度条件。

29、可选的，所述调整模块，包括：

30、差值确定单元，用于确定所述当前阴极湿度与预设湿度的差值；

31、线性二次型调整单元，用于基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整；

32、调整结果传输单元，用于将线性二次型调整的结果传给所述加湿器的功率控制器，以便所述功率控制器基于所述线性二次型调整的结果调整所述加湿器的当前功率；

33、判断单元，用于判断所述质子交换膜在所述加湿器的当前功率下的阴极湿度是否满足所述预设湿度条件；

34、判定单元，用于当满足所述预设湿度条件时，则判定所述质子交换膜的阴极湿度调整成功；

35、返回单元，用于当不满足所述预设湿度条件时，则返回所述基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整的步骤。

36、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括：

37、存储器，用于存储计算机程序；

38、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的阴极湿度控制方法的步骤。

39、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的阴极湿度控制方法。

40、本发明的目的是提供一种阴极湿度控制方法、装置、电子设备及介质，先确定燃料电池的质子交换膜的当前阴极湿度信息，再根据当前阴极湿度信息确定质子交换膜的当前阴极湿度以及针对质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，最后基于当前阴极湿度及当前干扰量对用于向质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使当前阴极湿度满足预设湿度条件，准确的完成对燃料电池的质子交换膜的阴极湿度的控制，使其满足预设湿度条件。

技术特征：

1.一种阴极湿度控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的阴极湿度控制方法，其特征在于，根据所述当前阴极湿度信息确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，包括：

3.如权利要求2所述的阴极湿度控制方法，其特征在于，所述基于所述干扰量计算公式及所述当前阴极湿度信息确定针对所述质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，包括：

4.如权利要求1至3任一项所述的阴极湿度控制方法，其特征在于，所述基于所述当前阴极湿度及所述当前干扰量对用于向所述质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使所述当前阴极湿度满足预设湿度条件，包括：

5.如权利要求4所述的阴极湿度控制方法，其特征在于，所述基于所述差值与所述当前干扰量进行线性二次型调整，包括：

6.如权利要求5所述的阴极湿度控制方法，其特征在于，所述确定线性二次型调节器的调制参数，包括：

7.一种阴极湿度控制装置，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的阴极湿度控制装置，其特征在于，所述调整模块，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的阴极湿度控制方法。

技术总结
本发明公开了一种阴极湿度控制方法、装置、电子设备及介质，涉及控制领域，先确定燃料电池的质子交换膜的当前阴极湿度信息，再根据当前阴极湿度信息确定质子交换膜的当前阴极湿度以及针对质子交换膜的阴极湿度的当前干扰量，最后基于当前阴极湿度及当前干扰量对用于向质子交换膜提供水蒸气的加湿器的当前功率进行调整，以使当前阴极湿度满足预设湿度条件，准确的完成对燃料电池的质子交换膜的阴极湿度的控制，使其满足预设湿度条件。

技术研发人员：姚海燕,朱杰,张旭峰,郭强,夏红军,周勃志,许飞,胡水军
受保护的技术使用者：杭州电力设备制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15