第12卷第3期2023年3月Vol.12No.3Mar.2023储能科学与技术EnergyStorageScienceandTechnology基于Simscape的质子交换膜燃料电池冷却系统建模与温度控制策略王星，孙俊，陈宁芳，闫立（武汉理工大学船海与能源动力工程学院，湖北武汉430063）摘要：为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷却系统模型精度且能够方便有效地对其实现控制，提出基于Simulink/Simscape构建膨胀水箱、冷却液循环泵、散热器等关键冷却系统模块，对燃料电池冷却系统进行物理建模仿真；水冷型燃料电池电堆的温度与冷却液出入堆温差主要受散热器的空气流量与循环水的流量影响，针对空气流量与循环水流量存在强耦合关系，提出了冷却液流量跟随电流控制，线性自抗扰控制空气流量的联合控制策略，实现了散热风扇和循环水泵控制的解耦；为保证控制策略的有效性，减少整定参数的工作量，提出了精英遗传算法优化ADRC(自抗扰控制)参数的方法，优化后的控制策略应对输入有扰动时，系统的最大超调量仅有1.23%且能在30s内再次达到稳定，因此能够对燃料电池电堆温度实现有效控制。仿真结果表明通过优化后的控制策略在无干扰或有白噪声干扰的阶跃负载电流影响下，都能够对电堆温度与冷却液温差实现有效控制，具有很强的鲁棒性与抗干扰能力。关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)；冷却系统模型；流量跟随；自抗扰控制；遗传算法优化doi：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0703中图分类号：TM911.42文献标志码：A文章编号：2095-4239（2023）03-857-13ModelingofaprotonexchangemembranefuelcellcoolingsystembasedontheSimscapetemperaturecontrolstrategyWANGXing,SUNJun,CHENNingfang,YANLi(SchoolofShip-OceanandEnergyandPowerEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,Hubei,China)Abstract:ToimprovetheaccuracyofthecoolingsystemmodelofaProtonExchangeMembraneFuelCell(PEMFC)andcontrolitconvenientlyandeffectively,keycoolingsystemmodules,suchasanexpansiontank,coolantcirculatingpump,andradiatorareconstructedbasedonSimulink/Simscape,andthephysicalmodelingandsimulationofthefuelcellcoolingsystemareperformed.Thetemperatureofthewater-cooledfuelcellstackandthetemperaturedifferencebetweenthecoolantinandoutofthestackaremainlyaffectedbytheradiator'sairflowandthecirculatingwaterflow.Giventhestrongcouplingrelationshipbetweentheairflowandthecir...
