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氢燃料电池控制策略培训课件

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氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略

02
03
参考文献3
赵七, 周八. (2018). 氢燃料电池输出电 压控制策略研究. 电子工业出版社.
THANKS
感谢观看
模块化设计
采用模块化的设计思路，将氢燃料电 池系统划分为若干个独立的模块，便 于系统的维护和升级。
研究不足与展望
安全性问题
目前对氢燃料电池系统的安全 性研究尚不充分，需要进一步
研究和探索。
能效问题
提高氢燃料电池系统的能效是 未来的重要研究方向，需要进 一步优化控制策略。
传感器技术
高性能的传感器技术在氢燃料 电池领域的应用尚不成熟，需 要加强研究。
研究方法
采用理论建模、仿真分析和实验验证相结合的方法，构建氢燃料电池控制策略模型，并针对不同的应用场景进行 优化和控制算法设计。
02
氢燃料电池工作原理及特性
氢燃料电池工作原理
氢燃料电池是一种将氢气和氧气 通过电极反应转化为电能的装置
。
在氢燃料电池中，氢气通过阳极 进入电池，氧气通过阴极进入电 池，通过电极上的催化剂，氢气 和氧气反应生成水并释放电能。
模糊控制器
模糊控制器基于模糊逻辑理论，通过模糊化输入变量并建立模糊规 则来实现非线性控制。
神经网络控制器
神经网络控制器通过模拟人脑神经元网络结构，学习和优化控制策 略。
控制算法设计与实现
01
最优控制算法
最优控制算法基于最优原理，通 过求解最优控制序列来最小化性 能指标函数。
02
自适应控制算法
03
预测控制算法
输出电压取决于电池 的构造和催化剂的类 型。
电流密度和功率密度 是衡量电池输出能力 的指标。
效率是衡量电池能量 转换效率的指标。

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略
2、阴极空气子系统控制涉及的项：
空压机驱动器PWM（PWM_AirBlower）、空压机的转速（n_AirBlower）、空气流量（Q_Air）。
3、冷却子系统控制涉及的项：
冷却液出口温度（T_CoolantOutlet）、冷却液泵运行控制开关（EN_CoolantPump）、冷却液泵驱动器PWM（PWM_CoolantPump）散热器风扇运行控制开关（EN_RadiatorFan）、散热器风扇驱动器（PWM_RadiatorFan）。
3.1
1、阳极氢气子系统控制涉及的项：
氢气进气阀控制开关（S_H2Inlet）、氢气进气阀后的压力（P_H2Inlet）、氢气回流泵的运行控制开关（EN_H2RecirPump）、氢气回流泵的转速（n_H2RecirPump）、氢气回流泵驱动器PWM（PWM_H2RecirPump）,氢气回流泵驱动器中的1个测量量（V_H2RecirPump）、氢气吹扫阀控制总开关（S_H2Purge）、氢气前吹扫阀控制开关（S_H2FrontPurge）、氢气后吹扫阀控制开关（S_H2BackPurge）、模块前后向水平倾斜角（θ_FB）、模块左右向水平倾斜角（θ_LR）。
这些指标，都反映在氢燃料电池的输出特性曲线（极化曲线）上。对氢燃料电池的设计、实验上，就是使输出特性曲线反映的指标最好。
影响输出特性曲线的因素很多，对于质子交换膜氢燃料电池，主要反映在MEA的工艺上，继而派生出的因素有：阳极氢气的输入口压力（本文档中，所有压力是指绝对压力）、阳极中氢气的湿度，阴极空气的压力和流速、阴极空气的湿度，阳极和阴极的的压差、膜的温度，因流场气流的影响，流场入口端的湿度低于流场出口端的湿度，出现干端和湿端，影响指标，为了平衡湿度，采取入口气体增湿工艺，阳极采用将出口处湿度高的氢气通过回流泵直接送回入口，增加阳极气体入口处的湿度。因此氢气回流泵的流速也算一个因素。因质子交换膜氢燃料电池，在输出功率时会产生热量，为了达到稳定MEA的温度，就需要将热量消散掉。因此需要测试不同电流下的热量，用于设计热源到冷却介质间的热阻（工艺设计中计算或测试）及冷却流道的工艺参数。因阳极在输出功率时，湿度会逐渐增大，会产生水以及氢气纯度会逐渐降低，到一定条件就需要将阳极的氢气置换（吹扫）一次。

氢能与燃料电池ppt课件

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13
其他储氢方法 配位氢化物储氢 有机物储氢 玻璃微球储氢 地下储氢
物理吸附储氢
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14
10.4 燃料电池的基本原理
燃料电池的特点 燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率限制。 清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、 没有SO x、NO x气体和固体粉尘的排放。 可靠性和操作性良好，噪声低。 所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大灵活性。
.
2
氢气燃烧的特点 发热值高； 点燃快，燃点高，燃烧性能好,燃烧效率高； 是一种清洁燃料。
一次能源
太阳能 风能
生物质能 地热能 海洋能
制氢
二次能源 氢气
发电
池燃 料 电
水电 解
电力
用户
图10-1 未来能源结构体系的展望
.
3
10.2 氢的制备
通常所指的氢能，指游离的分子氢H2所具有的能量。虽 然地球上氢元素含量十分丰富，但是游离的分子氢却十分的稀 少。大气中游离的H2仅有二百万分之一。 Nhomakorabea.
11
液态储存
将氢气冷却到20K左右，氢气将被液化，体积大大缩小， 然后储存在绝热的低温容器中。液态氢的体积含能量很高， 常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍，液氢的体积能 量密度比高压气态贮存高好几倍，已在宇航中作为燃料获 得应用。
氢气液化装置主要包括加压器、换热器、膨胀机和节流 阀。最常用的氢液化循环是林德（Linde）循环或节流循环。
电池反应
H 2O
Q
H
2
1 2
O2
.
图10-2 电解水制氢原理
6
热化学制氢
从水中制氢，也可以通过高温化学反应的方法进行。按照 反应中所涉及的中间载体物料，可以分成氧化物体系、卤化 物体系、含硫体系和杂化物体系四种反应体系。

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略

分析了现有控制策 略的优缺点和实际 应用情况
探讨了氢燃料电池 的关键控制策略
控制策略研究方向与展望
探索先进的故障诊断和处理方法，提高氢燃 料电池的可靠性和安全性
加强国际合作和交流，推动氢燃料电池控制 技术的创新和发展
深入研究氢燃料电池的动态特性和模型预测 控制
研究适应可再生能源接入的氢燃料电池控制 策略，提高能源利用效率
稳定性
燃料电池管理系统应具有长期稳定运行的能力，能够保证氢燃料 电池在各种条件下的稳定运行。
可扩展性燃料电池管理系统应有可扩展性，能够适应不同规模和不同用 途的氢燃料电池。
燃料电池控制算法的设计与实现
开环控制算法
通过调整燃料电池的输入参数，如氢气和氧气的流量和压力等，来控制输出电压和电流。
闭环控制算法
控制策略的经济效益评估
降低运营成本
通过优化控制策略，降低能源消耗和维护成本，提高运营经济 效益。
市场竞争力提升
先进的控制策略有助于降低产品成本，提升氢燃料电池在市场 上的竞争力。
技术推广
控制策略的优化有助于氢燃料电池技术的推广和应用，促进清 洁能源产业的发展。
06
结论与展望
本文工作总结
总结了氢燃料电池 的基本原理和特点
THANKS
感谢观看
控制策略在分布式能源系统中的应用
分布式能源系统概述
了解分布式能源系统的定义、特点、发展现状及趋势。
控制策略在分布式能源系统中的应用
分析控制策略在分布式能源系统中的能源调度、优化运行、故障诊断等方面的具体应用。
控制策略在储能系统中的应用
储能系统概述
介绍储能系统的基本概念、工作原理、发展现状及趋势。
论文结构概述

燃料电池培训课件(ppt 47页)

燃料电池培训课件(ppt 47页)
静态排水法
在氢气室一侧设置一多孔排水膜，生成的水通过浓差扩 散通过氢气室，进入排水膜在排水膜外侧冷凝并通过排 水腔排出
冷凝排水法
在氢气室一侧设置冷凝板，外侧的冷凝腔内流过冷却剂， 生成的水灾冷凝板上冷凝成液态排出
电解质排水法
通过电解液的外部循环蒸发排水
AFC的性能优缺点
优点：
能量转化效率高 通常单位输出电压为0.8~0.95V， 能量转换效率高达60%~70%。
微孔结构隔膜，由SiC和聚四氟乙烯组成。
PAFC应用系统
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
PEMFC 以全氟磺酸型固 体聚合物为电解质 ， 以 Pt/C 或 Pt-Ru/C为电催化剂，燃料 氢或净化重整气，氧化剂采用空气或纯氧， 双电极材料目前采用石墨或金属。
PEMFC的工作原理
阳极反应： H2→2H++2e 阴极反应： 1/2O2+2H++2e- →H2O 电池反应： H2+1/2O2 →H2O
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。
碱性燃料电池工作示意图
AFC电极的制备工艺
AFC的电极设计要求电极具有高度稳定性的气、液、 固三相界面。
双孔结构电极 电极分两层，粗孔层和细孔层，粗孔层与 气室相连，细孔层与电解质接触。电极工作时，粗孔层 内充满反应气体，细孔层内填满电解液。细 孔层的电解 液浸润粗孔层，液气界面形成并发生电化学反应，离子 和水在电解液中传递，而电子则在构成粗孔层和细孔层 的合金骨架内传导 。
采用非铂系催化剂
化学性质稳定
缺点：
氧化剂中必须不含有CO2。 燃料中必须不含CO2 电池电化学反应生成的水必须及时排出，维持水
平衡。
磷酸盐燃料电池（PAFC)

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略
5
3
ALARM
15000
19
多机工作时，冷却液水位低
5
4
ALARM
300000
5,6,7
I_Bus<15（A）
5
5
ALARM
100
3
Cell巡检通断有新断路错误
5
6
ALARM
100
非10,
参数存贮表1，6全错
参数存贮表2，7全错
参数存贮表3，8全错
上次的参数存贮表2，7全错
3.6
工作模式分为CRM(Current Ramp Mode)和CDR(Current Draw Request)。
α_Air_CDR = Interp_α_Air(CDR /In_Bus)
A、在状态CS5(CRM)下的处理
1、过剩空气系数的处理
进入CS5状态头30秒：α_Air =α_Air_CRM
30秒后，先缺省α_Air =α_Air_CRM，在某个持续20秒的事件发生后，α_Air =α_Air_CRM + 0.8
根据《电堆集成手册》，设计电堆模块，根据电堆模块的工艺，形成《模块手册》。根据《模块手册》设计辅助系统工艺。最终形成《系统工艺流程图》（P&ID）。对于应用还需要《应用需求》。以上资源是控制策略的依据。
3
控制策略内容包括：系统量定义，ALARM和FAULT判定规则,节电压巡检处理策略，电堆冷却液出口温度设定值策略，工作模式（CRM和CDR）策略，阳极氢气循环回路控制策略，阴极空气传输回路控制策略，冷却液传输回路控制策略，阳极氢气吹扫（Purge）过程，防冻（Freeze）处理过程，泄露检查（LeakCheck）过程、注水入泵（Prime）过程，冷启动过程，状态及迁移，CAN通讯协议。

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略

功率密度是衡量氢燃料电 池产生电能能力的指标， 它受到单电池结构、催化 剂种类和气体流量等因素 的影响。
效率是衡量氢燃料电池能 量转换效率的指标，它等 于产生的电能与输入的化 学能之比。
响应时间是衡量氢燃料电 池对负载变化响应速度的 指标，它受到气体管理系 统和热管理系统等因素的 影响。
可靠性和寿命是衡量氢燃 料电池长期工作稳定性和 耐久性的指标，它们受到 单电池结构、催化剂活性 、气体纯净度和管理系统 等因素的影响。
论文首先介绍了氢燃料电池的基本原理和控制策略的必要 性，接着阐述了控制策略的设计方法和优化技术，最后对 实验结果进行了分析和讨论。
02
氢燃料电池系统基本原理
氢燃料电池工作原理
01
氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应转化为电能的装 置。
02
氢燃料电池的基本工作原理是氢氧还原反应（HRR），即氢气
和氧气通过催化剂的作用下反应生成水和电能。
氢燃料电池的输出电压取决于电池堆中单电池的数量和串联方
03
式。
氢燃料电池系统构成
氢燃料电池系统主要包括氢气供应系统、燃料电 池堆、气体管理系统、电力转换器、热管理系统 等部分。
氢气供应系统负责将氢气从储气罐中输送到燃 料电池堆中。
燃料电池堆是氢燃料电池的核心部件，它由多个单 电池层叠在一起组成，每个单电池由阳极、阴极和 电解质组成。
利用人工智能、机器学习等先进技术，优化 控制策略，提高氢燃料电池的响应速度和鲁 棒性。
实现氢能多元化利用
强化氢能基础设施的互 联互通
探索氢能的多途径、多层次利用，实现氢能 与其他能源的互补与优化，是氢燃料电池控 制策略的重要发展方向。
通过加强氢能基础设施的互联互通，实现氢 能的高效利用和优化配置，需要研发相应的 控制策略进行协调和管理。

氢燃料电池PPT幻灯片课件

氢燃料电池PPT幻灯片课件
9
氢的制取
电解水制氢
电何处来？
矿物燃料制氢
天然气制氢 醇类制氢 硼氢化物制氢 ·······
生物质气化制氢
垃圾、秸秆、稻草······
太阳能制氢
10
电解水制氢
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一
提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75～85％，其工艺过 程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制
水电解制氢能耗仍高，一般每立方米氢气电耗为4．5～ 5． 5kWh左右
电能可由各种一次能源提供，其中包括矿物燃料、核能、太阳 能、水能、风能及海洋能等等
11
热化学制氢
当水直接加热到很高温度时，例如3000℃以上，部 分水或水蒸气可以离解为氢和氧
利用太阳能聚焦或核反应的热能
12
光化学制氢
命体等）。 在地球上自然存在的氢的单质（如氢气）数量极少。因此，欲获
得大量的单质氢只有依靠人工制取 天然气、石油、煤炭、生物质能及其他富氢有机物等，都是氢的有
效来源 氢的最大来源是水，特别是海水，根据计算，9吨水可以生产出1
吨氢（及8吨氧），而氢与氧的燃烧产物就是水，因而，水可以再 生。由此可见，以水为原料制氢，可使氢的制取和利用实现良性循 环，真是取之不尽，用之不竭 工业副产氢也是向燃料电池提供燃料的有效途径
5
氢的特点
除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中 最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍
氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且 燃点高，燃烧速度快
氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量 氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化 物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当 处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复 循环使用

第09章 氢燃料电池课件

第09章 氢燃料电池课件

第9章氢燃料电池本章主要内容：1．燃料电池基本原理2．燃料电池热力学和反应动力学3．燃料电池的电荷管理4．燃料电池内的质量传递5．燃料电池的一维数值模型9.1 燃料电池简介燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。

这种装置的最大特点是由于反应过程不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，能量转换效率高达60～80％。

实际使用效率是普通内燃机的2～3倍。

另外，它还具有燃料多样化、排气干净、噪声小、环境污染低、可靠性高及维修性好等优点。

燃料电池被认为是21世纪全新的高效率、节能、环保的发电方式之一。

9.1.1 原理燃料电池是一种能量转换装置。

它按电化学原理，即原电池(如日常所用的锌锰干电池)的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。

对于一个氧化还原反应，如：[O]+[R]→P式中，[O]代表氧化剂，[R]代表还原剂，P代表反应产物。

原则上可以把上述反应分为两个半反应，一个为氧化剂[O]的还原反应，一个为还原剂[R]的氧化反应，若e代表电子，即有：以最简单的氢氧反应为例，即为如图9-1所示，氢离子在将两个半反应分开的电解质内迁移，电子通过外电路定向流动、作功，并构成总的电的回路。

氧化剂发生还原反应的电极称为阴极，其反应过程称为阴极过程，对外电路按原电池定义为正极。

还原剂或燃料发生氧化反应的电极称为阳极，其反应过程称阳极过程，对外电路定义为负极。

图9-1燃料电池工作原理示意图燃料电池与常规电池不同，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐中。

当它工作(输出电流并做功)时，需要不间断地向电池内输入燃料和氧化剂，并同时排出反应产物。

因此，从工作方式上看，它类似于常规的汽油或柴油发电机。

由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体(即气体和液体)。

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略

研究不足与展望
实验条件的限制
该研究主要在实验室条件下进行，未来需要在更广泛的 实际应用场景中验证控制策略的性能。
未考虑的因素
该研究未考虑到某些可能影响氢燃料电池系统性能的因 素，如操作条件的变化、系统老化等。
需要进一步优化的方面
尽管该研究取得了一定的成果，但仍存在一些需要进一 步优化的方面，如提高控制策略的鲁棒性、降低成本等 。
3
氢燃料电池的电能输出取决于反应物的供应和 需求之间的差异，因此控制反应物的供应可以 调节电能输出。
氢燃料电池特性分析
氢燃料电池具有高能量密度、环保、快速充电等 优点。
与传统电池相比，氢燃料电池具有更高的能量密 度和更快的充电速度。
同时，氢燃料电池也具有较高的运行效率和可靠 性，且对环境的影响较小。
THANK YOU.
氢燃料电池效率与性能评估
01
氢燃料电池的效率取决于多种因素，如反应物的供应、反应条 件、电极材料等。
02
在性能评估方面，可以通过测量电能输出、运行寿命、运行成
本等因素来评估氢燃料电池的性能。
同时，还需要考虑氢燃料电池的安全性、可靠性和环保性等方
03
面的因素。
03
氢燃料电池建模与仿真
氢燃料电池数学模型
PID控制
适用于需要高精度、稳定性的系统，如温度、压力等控制系统 。但不适用于处理不确定性和非线性的系统。
模糊控制
适用于处理不确定性和非线性的系统，如机器人、智能家居等 系统。但在需要高精度控制的情况下效果不佳。
神经网络控制
适用于处理复杂和非线性系统的控制问题，如自动驾驶、无人 机等系统。但训练时间较长，对数据要求较高。
08
结论与展望
研究成果总结

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略

氢燃料电池控制策略(总25页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除目录30KW车用氢燃料电池控制策略............... 错误!未指定书签。

目录..................................... 错误!未指定书签。

1控制策略的依据 ...................... 错误!未指定书签。

230KW车用氢燃料电池控制策略.......... 错误!未指定书签。

2.1P&ID ............................. 错误!未指定书签。

2.2模块技术规范...................... 错误!未指定书签。

2.3用户接口 ......................... 错误!未指定书签。

2.4系统量定义 ....................... 错误!未指定书签。

2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略.... 错误!未指定书签。

2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理........ 错误!未指定书签。

2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理.... 错误!未指定书签。

2.6Cell电压测算..................... 错误!未指定书签。

2.7电堆健康度SOH评估................ 错误!未指定书签。

2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法错误!未指定书签。

2.8ALARM和FAULT判定规则............ 错误!未指定书签。

2.9工作模式（CRM和CDR）策略......... 错误!未指定书签。

2.10电堆冷却液出口温度设定值策略...... 错误!未指定书签。

2.11空气流量需求量计算................ 错误!未指定书签。

2.12阳极氢气循环回路控制策略.......... 错误!未指定书签。

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氢燃料电池控制策略目录30KW车用氢燃料电池控制策略 ............................ 错误!未定义书签。

目录 (2)1控制策略的依据 (4)230KW车用氢燃料电池控制策略 (5)2.1P&ID (6)2.2模块技术规范 (7)2.3用户接口 ................................................... 错误!未定义书签。

2.4系统量定义 (9)2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略 (11)2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理 .................. 错误!未定义书签。

2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理........... 错误!未定义书签。

2.6Cell电压测算............................................. 错误!未定义书签。

2.7电堆健康度SOH评估............................... 错误!未定义书签。

2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法.. 错误!未定义书签。

2.8ALARM和FAULT判定规则 (11)2.9工作模式（CRM和CDR）策略 (12)2.10电堆冷却液出口温度设定值策略 (12)2.11空气流量需求量计算 (12)2.12阳极氢气循环回路控制策略 .................... 错误!未定义书签。

2.13阴极空气传输回路控制策略 (15)2.14冷却液传输回路控制策略 ........................ 错误!未定义书签。

2.15阳极吹扫（Purge）过程 (18)2.16防冻（Freeze）处理过程 (18)2.17泄漏检查（LeakCheck）机理 (19)2.17.1在CtrStat17下的LeakCheck (19)2.17.2CtrState2下的泄漏检查 (19)2.18注水入泵（Prime）过程 (20)2.19状态及迁移 (20)2.19.1状态定义 (20)2.19.2状态迁移图 (21)2.19.3状态功能 (22)2.19.4迁移条件 ................................................ 错误!未定义书签。

2.20CAN通讯协议。

........................................ 错误!未定义书签。

3未确定事项 ..................................................... 错误!未定义书签。

11控制策略的依据对于氢燃料电池，追求的指标有：能量密度、额定功率、最大峰值功率（保持有限时间）、最小稳定功率（小于该功率，功率输出波动大，长时间小于最小稳定功率下工作（包括开路），对电极有损伤））、效率（以氢气低燃值计算，净输出功率），生命周期、启动时间（从空闲到额定功率）、停机时间、环境要求（工作温度、存贮温度、湿度、海拔（主要是大气压力和密度变化对电堆其它指标的影响））等。

这些指标，都反映在氢燃料电池的输出特性曲线（极化曲线）上。

对氢燃料电池的设计、实验上，就是使输出特性曲线反映的指标最好。

影响输出特性曲线的因素很多，对于质子交换膜氢燃料电池，主要反映在MEA的工艺上，继而派生出的因素有：阳极氢气的输入口压力（本文档中，所有压力是指绝对压力）、阳极中氢气的湿度，阴极空气的压力和流速、阴极空气的湿度，阳极和阴极的的压差、膜的温度，因流场气流的影响，流场入口端的湿度低于流场出口端的湿度，出现干端和湿端，影响指标，为了平衡湿度，采取入口气体增湿工艺，阳极采用将出口处湿度高的氢气通过回流泵直接送回入口，增加阳极气体入口处的湿度。

因此氢气回流泵的流速也算一个因素。

因质子交换膜氢燃料电池，在输出功率时会产生热量，为了达到稳定MEA的温度，就需要将热量消散掉。

因此需要测试不同电流下的热量，用于设计热源到冷却介质间的热阻（工艺设计中计算或测试）及冷却流道的工艺参数。

因阳极在输出功率时，湿度会逐渐增大，会产生水以及氢气纯度会逐渐降低，到一定条件就需要将阳极的氢气置换（吹扫）一次。

对于电堆，通过实验和测试，绘制各个因素组合下的输出特性曲线。

根据这些测绘出的输出特性曲线，综合出各个指标。

根据指标，在输出特性曲线中，确定一个安全稳定工作区域。

根据输出特性曲线的安全稳定工作区域，再确定各个因素以输出电流为横轴的工作区域。

这些因数的工作区域，就是集成系统（模块）的技术规范（即电堆生产厂的《电堆集成手册》）。

根据《电堆集成手册》，设计电堆模块，根据电堆模块的工艺，形成《模块手册》。

根据《模块手册》设计辅助系统工艺。

最终形成《系统工艺流程图》（P&ID）。

对于应用还需要《应用需求》。

以上资源是控制策略的依据。

2氢燃料电池控制策略控制策略内容包括：系统量定义，ALARM和FAULT判定规则,节电压巡检处理策略，电堆冷却液出口温度设定值策略，工作模式（CRM和CDR）策略，阳极氢气循环回路控制策略，阴极空气传输回路控制策略，冷却液传输回路控制策略，阳极氢气吹扫（Purge）过程，防冻（Freeze）处理过程，泄露检查（LeakCheck）过程、注水入泵（Prime）过程，冷启动过程，状态及迁移，CAN通讯协议。

2.1P&ID1、阳极氢气子系统控制涉及的项：氢气进气阀控制开关（S_H2Inlet）、氢气进气阀后的压力（P_H2Inlet）、氢气回流泵的运行控制开关（EN_H2RecirPump）、氢气回流泵的转速（n_H2RecirPump）、氢气回流泵驱动器PWM（PWM_H2RecirPump）,氢气回流泵驱动器中的1个测量量（V_H2RecirPump）、氢气吹扫阀控制总开关（S_H2Purge）、氢气前吹扫阀控制开关（S_H2FrontPurge）、氢气后吹扫阀控制开关（S_H2BackPurge）、模块前后向水平倾斜角（θ_FB）、模块左右向水平倾斜角（θ_LR）。

2、阴极空气子系统控制涉及的项：空压机驱动器PWM（PWM_AirBlower）、空压机的转速（n_AirBlower）、空气流量（Q_Air）。

3、冷却子系统控制涉及的项：冷却液出口温度（T_CoolantOutlet）、冷却液泵运行控制开关（EN_CoolantPump）、冷却液泵驱动器PWM（PWM_CoolantPump）散热器风扇运行控制开关（EN_RadiatorFan）、散热器风扇驱动器（PWM_RadiatorFan）。

4、电气子系统控制涉及的项：电堆节数（N_Cell，120）、电堆单节最小电压（MinV_Cell）、最小电压的节号（No_MinV_Cell，0-119，0号在前端）、电堆单节最大电压（MaxV_Cell）、最大电压的节号（No_MaxV_Cell，0-119，0号在前端）、电堆单节平均电压（AvgV_Cell）、电堆计算的电压（V_Stack）、总线电压（V _Bus）、总线电流（I_Bus）、总线输出开关（EN_Bus）。

5、控制接口涉及的项：燃料电池模块使能开关（EN_FC）、运行开关（S_Run）、CAN总线。

2.2模块技术规范额定功率（Pn）：31kW工作电流（I）：0-500A额定电流（In）：495A起动时间（t_Startup）：≤ 20S停止时间（t_Shutdown）：≤ 5S氢气气源压力（P_H2Supply）：653-928kPa电堆工作压力（P_StackOp）：≤120kPa氢气最大流量（MaxQ_H2）：≤500LPM氢气温度（T_H2）：-10 – 46℃空气流量（Q_Air）:≤2500LPM空气温度（T_Air）：-10 – 46℃存贮温度（T_Storage）: -40 – 65℃最小湿件温度（MinT_WettedComp）：2℃最大燃料电池模块内部温度（MaxT_FCPM）: 55℃相对湿度（RH）：≤ 95%海拔（AT）：0 – 1600m水平倾角（θ）：±30°阳极收集水量（Vol_AnodeWater）：≤ 48mL/min阴极收集水量（Vol_CathodeWater）：≤ 64mL/min热功率（P_Heater）: ≤ 52kW冷却液出口温度（T_CoolantOutlet）：50 – 70℃冷却液流量（Q_Coolant）：≥ 75LPM冷却液最大压力降（MaxDropP_Coolant）: ≤ 35kPa最大冷却液入口压力（MaxP_CoolantInlet）：≤ 170kPa CAN总线：CAN 2.0A/B Passive(Standard 11 bit) BPS 250 kb/s2.3系统量定义精品资料精品资料2.4电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略2.5ALARM和FAUL T判定规则(S3EDAE3)2.6工作模式（CRM和CDR）策略工作模式分为CRM(Current Ramp Mode)和CDR(Current Draw Request)。

CRM模式，电流斜坡模式，是指负载电流以一定的斜率上升或下降。

CDR模式，电流请求模式，是指在CDA 限制下，负载电流通过通讯或模拟信号提供给FC控制器CDR值。

2.7电堆冷却液出口温度设定值(TCSP)策略2.8空气流量需求量(QAR)计算空气流量需求QAR 基本计算公式QAR = 120 × 0.01657 ×α_Air ×I_Bus注：120 为电堆的总Cell数，0.01657为单个Cell在I_Bus为1A时，1分钟需要消耗的理论空气体积量（升）。

α_Air是α_In的函数，该函数为多段线性插值FLOAT32 Interp_α_Air(FLOAT32 α_In )α_Air_CRM = Interp_α_Air(I_Bus /In_Bus )α_Air_CDR = Interp_α_Air(CDR / In_Bus )A、在状态CS5(CRM)下的处理1、过剩空气系数的处理进入CS5状态头30秒：α_Air = α_Air_CRM30秒后，先缺省α_Air = α_Air_CRM，在某个持续20秒的事件发生后，α_Air = α_Air_CRM + 0.82、CRM工作模式I_Bus的200mS增量> 8A或≤8A持续时间未到10秒，则QAR = 120 × 0.01657 ×α_Air ×(I_Bus +30)I_Bus的200mS增量≤ 8A持续时间达10秒后,则QAR = 120 × 0.01657 ×α_Air × (I_Bus +10)3、CDR工作模式I_Bus的200mS增量> 10A，则QAR = 120 × 0.01657 ×α_Air × (I_Bus× 1.2)I_Bus的200mS增量≤ 10A,则QAR = 120 × 0.01657 ×α_Air ×I_Bus4、最小值处理QAR结果小于50，则结果值为50。