[發(fā)明專利]一種燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)及估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010563639.2
• 申請(qǐng)日: 2010-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN102035000A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯中軍;王克勇;呂顏輝;李加良;戚朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新源動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及燃料電池的輸出狀態(tài)估計(jì)技術(shù)。

背景技術(shù)：

燃料電池在實(shí)際使用過程中，其輸出能力通常受到多方面因素影響，現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏輸出狀態(tài)合理有效的估計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種燃料電池堆輸出狀態(tài)的估計(jì)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種燃料電池輸出狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，包括燃料電池堆、燃料電池堆負(fù)載、燃料電池堆管理單元和燃料電池堆輸出控制單元，燃料電池堆通過線路向負(fù)載供電，燃料電池堆輸出控制單元通過控制線控制燃料電池堆的輸出，燃料電池堆管理單元包括燃料電池堆單電池電壓檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電壓檢測(cè)單元和燃料電池堆通訊單元，燃料電池堆管理單元通過燃料電池堆單電池電壓檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元和燃料電池堆輸出電壓檢測(cè)單元獲取數(shù)據(jù)，并通過燃料電池通訊單元與燃料電池堆輸出控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其特征在于所述燃料電池堆管理單元還包括燃料電池堆參數(shù)記錄單元和燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)單元，所述燃料電池堆參數(shù)記錄單元存儲(chǔ)燃料電池堆出廠極化曲線和燃料電池堆運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)單元接受燃料電池堆單電池電壓檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元和燃料電池堆輸出電壓檢測(cè)單元傳輸來的信號(hào)，燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)單元與燃料電池堆參數(shù)記錄單元和燃料電池堆通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，依據(jù)據(jù)估計(jì)方法作出估計(jì)。

本發(fā)明所述一種燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)的估計(jì)方法，其特征在于所述估計(jì)方法包括以下步驟：

a、測(cè)試并記錄燃料電池堆出廠的極化曲線及燃料電池堆出廠時(shí)的最大輸出功率Pmax，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在燃料電池堆管理單元的燃料電池堆參數(shù)記錄單元；

b、標(biāo)定燃料電池堆在實(shí)際使用工況下的電壓平均衰減速率Vt，并存儲(chǔ)在燃料電池堆管理單元的燃料電池堆參數(shù)記錄單元；

c、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并在燃料電池堆管理單元的燃料電池堆參數(shù)記錄單元存儲(chǔ)燃料電池堆的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間Ttotal，

d、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并存儲(chǔ)燃料電池堆的輸出電流I、總電壓V和每節(jié)燃料電池的電壓；

e、燃料電池堆估計(jì)單元根據(jù)預(yù)置估計(jì)方法和燃料電池堆單電池電壓檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元、燃料電池堆輸出電壓檢測(cè)單元和燃料電池堆參數(shù)記錄單元傳輸來的數(shù)據(jù)，估計(jì)燃料電池堆輸出狀態(tài)；

f、燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)方法為：根據(jù)燃料電池堆參數(shù)記錄單元存儲(chǔ)的燃料電池堆出廠的極化曲線和燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元傳輸來的當(dāng)前燃料電池堆輸出電流I，計(jì)算出當(dāng)前燃料電池堆按出廠的極化曲線應(yīng)有的輸出電壓值V0，然后測(cè)算當(dāng)前燃料電池輸出電流I下，燃料電池理論最大輸出功率Pmax1，即Pmax1＝(V0-Vt×Ttotal)×I，再根據(jù)燃料電池輸出電流檢測(cè)單元和燃料電池輸出電壓檢測(cè)單元傳輸來的當(dāng)前燃料電池輸出電流I和燃料電池輸出電壓V計(jì)算燃料電池當(dāng)前輸出功率P，即P＝V×I，最后依據(jù)燃料電池理論最大輸出功率Pmax1和燃料電池當(dāng)前輸出功率P，估計(jì)當(dāng)前燃料電池的輸出狀態(tài)S，即實(shí)際輸出占理想輸出的百分比S，即S＝P/Pmax1×100；根據(jù)燃料電池堆出廠時(shí)最大功率下的輸出電流Imax計(jì)算當(dāng)前燃料電池堆理論最大輸出功率Pmax2，即Pmax2＝(Vmax-Vt×Ttotal)×Imax，則近似估計(jì)當(dāng)前燃料電池堆的最大輸出能力Pmax3，即Pmax3＝Pmax2×S。

本發(fā)明的有益效果是可以實(shí)時(shí)近似估計(jì)燃料電池堆的運(yùn)行狀態(tài)，可以作為燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)和系統(tǒng)控制的依據(jù)。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖二幅，其中

圖1是本發(fā)明燃料電池堆輸出狀態(tài)的估計(jì)系統(tǒng)的原理框圖，

圖2是燃料電池堆出廠的極化曲線的示意圖。

附圖中，100、燃料電池堆，200、燃料電池堆電流傳感器，300、燃料電池堆負(fù)載繼電器，400、燃料電池堆負(fù)載，500、燃料電池堆管理單元，501、燃料電池堆單電池電壓檢測(cè)單元，502、燃料電池堆輸出電流檢測(cè)單元，503、燃料電池堆輸出電壓檢測(cè)單元，504、燃料電池堆參數(shù)記錄單元，505、燃料電池堆輸出狀態(tài)估計(jì)單元，506、燃料電池堆通訊單元，600、燃料電池堆輸出控制單元。

具體實(shí)施方式

以40kw燃料電池堆的狀態(tài)估計(jì)為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。