游志宇， 陈维荣， 彭 赟， 李 奇

(西南交通大学电气工程学院，四川 成都610031)

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)具有运行温度低、功率密度高、启动快、稳定性好、零污染等特点，受到各国的高度重视及应用研究［1-3］. 根据冷却方式的不同，PEMFC 可分为空气冷却和循环水冷却两种类型.空冷自增湿PEMFC 属于空气冷却型，其结构简单、自身功耗低、性能优越，但其输出性能受到电堆工作温度、空气流量、尾气排气间隔等参数的影响［4-9］.对于空冷自增湿PEMFC 而言，电堆工作温度、空气流量、尾气排气是相互影响、相互耦合的，调节阴极空气流量将影响电堆工作温度及阳极含水量，调节阳极间歇排气将影响电堆阳极含水量及化学反应性能，从而影响电堆温度.因此，空冷自增湿燃料电池的水管理［10］和热管理是相互耦合的.控制燃料电池在某一工作电流下的最优工作温度，维持电堆的水平衡和热平衡是提高电堆输出性能的关键.文献［6］通过实验测试表明电堆输出电压先随温度升高而逐渐上升，当电堆温度达到一定值后，输出电压随温度升高而急剧下降.文献［11-13］通过实验揭示了电堆存在最优工作温度特性，当电堆工作在最优温度特性范围内时，其输出性能最佳.

文献［11-13］中分别采用模糊PID 融合控制、模糊增量PID 控制、增量PID 控制实现了PEMFC最优温度控制，使PEMFC 输出性能达到最佳. 上述基于PID 的温度控制方法实现了小功率等级空冷自增湿PEMFC 的最优温度控制，但有关大功率空冷自增湿PEMFC 的最优温度控……