文档名：燃料电池热管理系统的动态仿真及控制
摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温启动阶段的电堆升温较慢,性能低效,且冷却液流量与散热空气流量的控制有耦合作用.针对常温启动升温较慢的问题,合理设计热管理系统,提高输出性能;针对冷却液流量与散热空气流量控制存在耦合关系,提出冷却液流量跟随热量控制,线性自抗扰控制空气流量的联合控制策略,实现水泵流量和散热空气流量控制的解耦.仿真结果表明,联合控制策略能够在100s内将电堆温度从常温升到80℃,且冷却液出入堆温差稳定在5℃;面对输入扰动时,电堆温度的超调量仅为0.5%,且在50s内电堆温度再次稳定在80℃,超调量仅为比例-积分-微分控制器(PID)的8.82%,响应速度提升50s.该控制策略能较好地控制电堆温度及冷却液出入堆温差.
Abstract：Thestacktemperatureofprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)roseslowlyduringthestartupstageatroomtemperature,resultingininefficientperformance.Therewasacoupledrelationshipbetweenthecoolantflowrateandthecoolingairflowrate.Toaddresstheslowtemperatureramp-upissueduringroomtemperaturestartup,awell-designedthermalmanagementsystemwasimplementedtoenhancetheoutputperformance.Totacklethecoupledrelationshipbetweenthecoolantflowrateandthecoolingairflowratecontrol,ajointcontrolstrategywasproposed,wherethecoolantflowratewasregulatedbasedonheatcontrol,linearself-disturbancecontrolwasappliedtomanagetheairflowrate.Thisapproachdecoupledthecontrolofthewaterpumpflowrateandthecoolingairflowrate.Simulationresultsindicatedthatthejointcontrolstrategyelevatedthestacktemperaturefromroomtemperatureto80℃within100s.Thetemperaturedifferencebetweenthecoolantenteringandexitingthestackstabilizedat5℃.Whensubjectedtoinputdisturbances,thestacktemperatureexhibitedonlya0.5％overshootandreturnedto80℃within50s.Theovershootwasmerely8.82％oftheproportional-integral-derivativecontroller(PID)'sresponsetime,resultingina50simprove-mentinresponsespeed.Thecontrolstrategyprovedtobemoreeffectiveinmanagingthestacktemperatureandthetemperaturedifferencebetweencoolantenteringandexitingstack.
作者：王星 孙俊 张振东 周宜安Author：WANGXing SUNJun ZHANGZhen-dong ZHOUYi-an
作者单位：武汉理工大学船海与能源动力工程学院,湖北武汉430063
刊名：电池 ISTICPKU
Journal：BatteryBimonthly
年，卷(期)：2023, 53(6)
分类号：TM911.42
关键词：燃料电池 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 热管理系统 常温启动 流量跟随 自抗扰控制
Keywords：fuelcell protonexchangemembranefuelcell(PEMFC) thermalmanagementsystem roomtemperaturestarting trafficfollow activedisturbancerejectioncontrol
机标分类号：TM912.9U469.72TP23
在线出版日期：2024年1月10日
基金项目：国家自然科学基金燃料电池热管理系统的动态仿真及控制[
期刊论文] 电池--2023, 53(6)王星 孙俊 张振东 周宜安质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温启动阶段的电堆升温较慢,性能低效,且冷却液流量与散热空气流量的控制有耦合作用.针对常温启动升温较慢的问题,合理设计热管理系统,提高输出性能;针对冷却液流量与散热空气流量控制存在...参考文献和引证文献
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