[發明專利]從電池堆平均HFR在線估計陰極進口和出口RH

有效

• 申請號: 201010556508.1
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102110828A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: M·辛哈
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;G01R31/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 崔幼平;楊楷

1.一種方法，其用于基于燃料電池堆的高頻電阻(HFR)估計所述燃料電池堆的陰極進口和陰極出口相對濕度(RH)，所述方法包括：

測量經過所述燃料電池堆的陰極空氣流的進口壓力和出口壓力；

測量經過所述燃料電池堆的冷卻劑的進口冷卻劑溫度和出口冷卻劑溫度；

基于測量的電池堆電流和測量的陰極空氣流確定陰極化學計量；

利用模型估計所述燃料電池堆的HFR，其中所述模型使用測量到的所述陰極空氣流的進口壓力和出口壓力、測量到的所述冷卻劑的進口冷卻劑溫度和出口冷卻劑溫度、和所述陰極化學計量來估計所述HFR；

使用HFR傳感器測量所述燃料電池堆的HFR；

將所述燃料電池堆的HFR的模型估計與來自HFR傳感器的測量到的HFR相比較；

確定估計的模型化HFR和由所述HFR傳感器測量到的所述HFR之間的誤差；

最小化估計的模型化HFR和測量到的HFR之間的誤差；以及

通過求解水樣平衡來估計所述陰極出口RH。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，最小化估計的模型化HFR和測量到的HFR之間的誤差包括優化估計的模型化HFR和測量到的HFR之間的差。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：通過從陰極進口到陰極出口積分所述HFR的模型估計來估計平均電池堆HFR。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：確定陰極進口RH使得產生的RH曲線在所述誤差已經被最小化之后匹配測量到的HFR和模型化平均HFR。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括：從所述陰極進口RH確定所述陰極進口的水摩爾分數，所述陰極進口RH在所述誤差已經被最小化之后匹配測量到的HFR和模型化平均HFR。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括：通過求解水樣平衡來從所述陰極進口的水摩爾分數確定陰極出口RH。

7.一種方法，其用于基于燃料電池堆的高頻電阻(HFR)估計所述燃料電池堆的陰極進口和陰極出口相對濕度(RH)，所述方法包括：

利用模型估計所述燃料電池堆的HFR；

測量所述燃料電池堆的HFR；

將所述燃料電池堆的HFR的模型估計與測量到的HFR相比較；

確定估計的模型化HFR和測量到的HFR之間的誤差；

利用回歸工具最小化所述誤差；以及

通過求解水樣平衡來估計所述陰極出口RH。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用模型估計所述燃料電池堆的HFR包括測量陰極化學計量，其指示空氣流和電流。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用模型估計所述燃料電池堆的HFR包括測量流進所述燃料電池堆和流出所述燃料電池堆的冷卻劑流的溫度。

10.一種方法，其用于基于燃料電池堆的高頻電阻(HFR)估計所述燃料電池堆的陰極進口和陰極出口相對濕度(RH)，所述方法包括：

基于測量的電流和測量的空氣流確定陰極化學計量；

估計陰極進口相對濕度的初始值；

測量經過所述燃料電池堆的陰極進口空氣流壓力和陰極出口空氣流壓力；

測量經過所述燃料電池堆的冷卻劑進口溫度和冷卻劑出口溫度；

基于所述陰極化學計量、估計的陰極進口相對濕度的初始值、測量的陰極進口空氣流壓力和出口空氣流壓力、和測量的冷卻劑進口溫度和出口溫度確定平均模型化HFR；

使用HFR傳感器測量所述燃料電池堆的HFR；

將所述平均模型化HFR與傳感器測量的HFR相比較并確定該兩個HFR值之間的任何誤差；

利用回歸工具最小化所述誤差；

確定陰極進口RH使得產生的RH曲線在所述誤差已經被最小化之后匹配測量的HFR和模型化平均HFR；

從確定的陰極進口RH確定所述陰極進口的水摩爾分數，所述陰極進口RH在所述誤差已經被最小化之后匹配測量的HFR和模型化平均HFR；以及

通過求解水樣平衡并從總估計的RH減去進口RH來估計所述陰極出口RH。