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机械设计与研究2025年第04期:基于强化学习的燃料电池热管理控制策略

来源:期刊VIP网 时间:


作者:涂细凯;林星泽;吕进;吴谨;帅裕晶;

单位:湖北工业大学机械工程学院;湖北省现代制造质量工程湖北省重点实验室;华中科技大学能源与动力工程学院;

摘要:开阴极空冷质子交换膜燃料电池(OC-PEMFC)结构简单,在小型电源方面有着非常广泛的应用。阴极供给风量对强制对流型OC-PEMFC工作温度影响显著,且风扇的运行状况决定了机器的寄生功率损耗,因此风扇控制策略对提升电堆性能和降低寄生功耗至关重要。对当前风冷燃料电池风扇控制的热管理策略进行对比发现:主流的模糊控制策略对电堆性能提升有限且收敛性较差。因此,新研制了一款2.3 kW的52片金属双极板燃料电池电堆,并使用强化学习(RL)控制策略,对风冷电堆的热管理特性进行了研究和验证,结果表明,电流密度在[100,350] mA/cm~2范围内,风扇寄生功率平均降低了7.17 W,效率提高了9.98%,实现了风扇最优化和个性化调节,有效提升了电堆性能。

关键词:质子交换膜燃料电池;;强化学习;;模糊控制;;风扇寄生功耗