燃料电池空气供应系统冷却单元仿真与控制

作者：牛浩; 马天才; 杨彦博^*

来源：机电一体化, 2021, 27(Z1): 16-31.

DOI：10.16413/j.cnki.issn.1007-080x.2021.z1.003

• 质子交换膜燃料电池空气供应系统
• 冷却单元模型
• 积分分离PID控制算法

稳定适宜的空气温度是燃料电池电堆保持寿命、高效运行的关键,这需要对空气供应系统冷却单元进行合理的结构与控制策略的设计。冷却单元通过散热器、冷却水泵和中冷器等零件,完成对空气压缩机的冷却和对中冷器出口温度的控制。基于Simulink仿真平台,对串联和并联两种冷却单元结构进行了仿真分析,并采用积分分离的PID控制算法对中冷器出口空气温度进行控制。结果表明:冷机启动过程中,保持一定的冷却液流速,可以明显加快空气的升温速率;串联和并联结构中,中冷器出口空气温度均主要由散热器的风扇转速决定,而冷却液流速和并联结构的比例阀开度对其影响较小;串联结构的中冷器出口空气温度明显低于并联结构的温度;使用积分分离的PID控制算法能够兼顾中冷器出口空气的升温速率和控制精度,并可保证空气压缩机温度在正常范围内。

• 单位
  同济大学