本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，尤其涉及一種燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、燃料電池系統(tǒng)在實際的使用過程中，為了保證其能夠高效發(fā)電，有時需要使電堆的出口溫度達到一定的范圍內(nèi)，但這容易導(dǎo)致電堆出口的實際溫度與電堆出口的需求溫度不相符，這時就需要對電堆的出口溫度進行調(diào)節(jié)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，如申請?zhí)枮閏n202310650795.x的前期專利中公開了一種燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法，在該方法中，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的工作溫度過高時，通過閥門-中冷器pid反饋控制器調(diào)節(jié)燃料電池系統(tǒng)工作在限定熱安全溫度范圍內(nèi)，從而保證燃料電池系統(tǒng)的熱安全。但是，反饋調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)效率相對較低，從發(fā)現(xiàn)偏差到完成更正之間有時間延遲現(xiàn)象，針對需要快速響應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)，這種延遲容易造成不良影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提供一種燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法及燃料電池系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的燃料電池系統(tǒng)的溫度控制采用反饋調(diào)節(jié)，具有時間延遲現(xiàn)象，對需要快速響應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)而言，容易導(dǎo)致不良影響的問題。

2、一方面，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法，燃料電池系統(tǒng)包括至少一個電堆，該燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法包括精確調(diào)節(jié)方法，所述精確調(diào)節(jié)方法包括前饋調(diào)節(jié)，所述前饋調(diào)節(jié)包括：

3、設(shè)定電堆陰極出口的需求溫度；

4、獲取電堆陰極出口的實際溫度；

5、當(dāng)電堆陰極出口的需求溫度與電堆陰極出口的實際溫度不相等時，獲取電堆的性能參數(shù)，所述電堆的性能參數(shù)包括電堆的單位時間發(fā)電量、電堆單位時間的散熱量、以及電堆的陽極焓差，所述電堆的陽極焓差為電堆陽極入口和電堆陽極出口之間的焓差；

6、基于所述電堆的單位時間發(fā)電量、所述電堆單位時間的散熱量、以及所述電堆的陽極焓差確定電堆的陰極焓差，電堆的陰極焓差為電堆的陰極入口和電堆的陰極出口之間的焓差；

7、基于所述電堆陰極出口的需求溫度確定電堆陰極出口的需求焓值；

8、基于所述電堆的陰極焓差和所述電堆陰極出口的需求焓值確定所述電堆陰極入口的需求焓值；

9、基于所述電堆的電堆陰極入口的需求焓值確定電堆陰極入口的前饋溫度，并將電堆陰極入口的前饋溫度作為執(zhí)行溫度；

10、使空氣的溫度達到所述執(zhí)行溫度并輸入至電堆陰極入口。

11、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，獲取電堆的單位時間發(fā)電量的方法包括：

12、獲取電堆的輸出電壓和電堆的輸出電流；

13、電堆的單位時間發(fā)電量等于電堆的輸出電壓與電堆的輸出電流的乘積。

14、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，電堆單位時間的散熱量的方法包括：

15、獲取電堆的質(zhì)量和電堆單位時間內(nèi)的溫度變化量；

16、基于所述電堆的質(zhì)量和所述電堆單位時間內(nèi)的溫度變化量確定電堆單位時間的散熱量。

17、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，獲取電堆的陽極焓差的方法包括：

18、判斷電堆的陽極入口是否連接有重整器；

19、若是，則獲取重整器的出口的實際溫度、進入電堆陽極的氣體的氧碳比、電堆陽極入口的實際溫度以及電堆陽極出口的實際溫度；

20、基于所述重整器的出口的實際溫度、所述氧碳比、所述電堆陽極入口的實際溫度以及所述電堆陽極出口的實際溫度確定電堆的陽極焓差。

21、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，若電堆的陽極入口未連接有重整器，則獲取進入電堆陽極的燃氣的組分、進入電堆陽極的燃氣的單位時間的流量、電堆陽極入口的實際溫度以及電堆陽極出口的實際溫度；

22、基于所述電堆陽極的燃氣的組分、進入電堆陽極的燃氣的單位時間的流量、所述電堆陽極入口的實際溫度以及所述電堆陽極出口的實際溫度確定電堆的陽極焓差。

23、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，所述精確調(diào)節(jié)方法還包括位于所述前饋調(diào)節(jié)之后的反饋調(diào)節(jié)，所述反饋調(diào)節(jié)包括：

24、獲取電堆陰極出口的實際溫度；

25、比較電堆陰極出口的實際溫度與電堆陰極出口的需求溫度的大??；

26、若電堆陰極出口的實際溫度大于電堆陰極出口的需求溫度；

27、則將所述執(zhí)行溫度在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低設(shè)定值；

28、使空氣的溫度達到所述執(zhí)行溫度并輸入至電堆陰極入口。

29、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，若電堆陰極出口的實際溫度小于電堆陰極出口的需求溫度；

30、則將所述執(zhí)行溫度在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加設(shè)定值；

31、使空氣的溫度達到所述執(zhí)行溫度并輸入至電堆陰極入口。

32、作為燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法的優(yōu)選技術(shù)方案，所述燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法包括范圍調(diào)節(jié)方法，所述范圍調(diào)節(jié)方法包括：

33、獲取電堆出口的實際溫度，電堆出口的實際溫度為電堆陽極出口的實際溫度或者電堆的陰極出口的實際溫度；

34、判斷電堆出口的實際溫度是否超過安全閾值；

35、若是，則將電堆的發(fā)電功率降低預(yù)設(shè)功率值，并重復(fù)獲取電堆出口的實際溫度的步驟。

36、另一方面，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，用于實施任一方案中所述的燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法，所述燃料電池系統(tǒng)包括：

37、兩個電堆，兩個所述電堆分別為一級電堆和二級電堆；

38、重整器，與一級電堆陽極入口連接；

39、補氣混合器，設(shè)置于一級電堆和二級電堆之間，所述補氣混合器用于將一級電堆陽極出口輸出的尾氣與補充的新鮮燃氣混合后輸送至二級電堆陽極入口；

40、第一混合器，用于將加熱過的熱空氣和冷空氣混合后輸送至一級電堆的陰極入口；

41、第二混合器，用于將一級電堆陽極出口輸出的尾氣和冷空氣混合后輸送至二級電堆陰極入口。

42、作為燃料電池系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案所述燃料電池系統(tǒng)還包括：

43、燃燒器，所述燃燒器連接二級電堆陽極出口和二級電堆陰極出口；

44、空氣預(yù)熱器，所述燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱量用于供給所述空氣預(yù)熱器，且所述空氣預(yù)熱器用于將冷空氣加熱后并輸送至所述第一混合器。

45、本發(fā)明的有益效果為：

46、本發(fā)明提供的一種燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法及燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)的溫度控制方法通過設(shè)定電堆陰極出口的需求溫度；獲取電堆陰極出口的實際溫度；當(dāng)電堆陰極出口的需求溫度與電堆陰極出口的實際溫度不相等時，獲取電堆的性能參數(shù)；基于電堆的單位時間發(fā)電量、電堆單位時間的散熱量、以及電堆的陽極焓差確定電堆的陰極焓差；基于電堆陰極出口的需求溫度確定電堆陰極出口的需求焓值；基于電堆的陰極焓差和電堆陰極出口的需求焓值確定電堆陰極入口的需求焓值；基于電堆的電堆陰極入口的需求焓值確定電堆陰極入口的前饋溫度，并將電堆陰極入口的前饋溫度作為執(zhí)行溫度；使空氣的溫度達到執(zhí)行溫度并輸入至電堆陰極入口，以此實現(xiàn)前饋調(diào)節(jié)。由于電堆陰極入口的前饋溫度是基于電堆陰極出口的需求溫度計算得到的，當(dāng)空氣以該前饋溫度進入電堆的陰極時，能夠保證電堆陰極出口的溫度與電堆陰極出口的需求溫度相等或很相近，相比現(xiàn)有技術(shù)中通過pid反饋調(diào)節(jié)的方式，能夠有效節(jié)省調(diào)節(jié)所需的時間，提升調(diào)節(jié)效率，適用于需要快速響應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)。