燃料电池氢气流量控制系统变负载匹配设计与仿真

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2024年第8期北京时间：

作者：李晶，张力，邹姜昆，明平文

单位：1.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804;2.同济大学 汽车学院，上海 201804;3.同济大学 新能源汽车工程中心，上海 201804

摘要：针对车载质子交换膜燃料电池供氢系统负载工况多变时的氢气流量控制问题，提出一种基于比例减压阀与流量控制阀的氢气流量负载匹配控制系统架构与方法。建立了从高压储氢瓶至燃料电池堆的供氢系统整体模型，基于该模型设计了比例减压阀、流量控制阀与氢气循环泵的控制策略，并就某一型号电堆的变负载工况对系统模型与控制策略进行仿真验证。结果表明：电堆阳极压力可快速跟踪给定压力，响应时间约2~3s；氢气流量可适应负载变化需求，其瞬时超调量与压力响应速度成正相关；稳态时氢气利用率维持在95%以上，供氢过量比维持在1.27以上，供气氮含量维持在5%以下，满足电堆性能需求。

关键词：质子交换膜燃料电池,供氢系统,变负载工况,负载匹配,控制策略

基金资助：国家自然科学基金（52276210）