[發明專利]一種燃料電池系統內部參數計算方法

有效

• 申請號: 202110749023.2
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113254865B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 方川;趙興旺;丁鐵新;李文文;王肖奎
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F30/20;H01M8/04992
• 代理公司: 北京共騰智慧專利代理事務所(普通合伙) 11608
• 代理人: 姚星

本發明公開了一種燃料電池系統內部參數計算方法，屬于燃料電池領域。本發明包括如下步驟：控制器給定氫噴不同占空比的擾動指令，使氫噴的入堆壓力和回流壓力均產生波動；基于氣體壓力波動頻譜的變化得出：引射器回流流量與引射器回流氫壓、引射器入口氫壓、入堆氫壓及氣體壓力波動頻譜半徑的關系；基于上述的關系式及氣體壓力波動頻譜半徑計算得到實際引射器回流流量。本發明是通過在電堆在穩定工作時利用壓力擾動產生系統響應的方式來計算引射器回流流量。能夠解決基于引射器的本體，在不添加額外采集設備上，利用引射器及系統特性在線計算評估出引射器回流流量的多少，從而在減少系統成本的基礎上得到實際引射回流流量的多少。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種燃料電池系統內部參數計算方法。

背景技術

隨著石油及化工資源的不斷減少，對新能源的發展及要求也越來越高，其中燃料電池作為新能源的一種，是將儲存在燃料和氧化劑中的化學能，直接轉化為電能的裝置，具備環境友好、無污染等特點。

燃料電池發動機系統是利用儲存在氫瓶中的氫氣與來自空氣中的氧氣之間發生電化學反應產生電能，氫氣在燃料電池陽極側發生反應，在電堆陽極側連接有排氣閥，氫氣回流泵或氫引射器。其中排氣閥是將氫腔中的雜質氣體給排出腔體，這些雜質氣體主要是從陰極側串漏到陽極側的氮氣，這些隨著氮氣的不斷累積會導致氫腔內的氫濃度降低，如不及時將雜質氣體排出會導致電堆性能的降低。氫氣回流泵或者氫引射器是將氫腔中未反應完的氣體通過回流的方式再次進入電堆，其中回流量的氫流量的多少及氫濃度的大小對電堆性能也有很大的影響。因此，氫氣回流路的氫氣流量的多少會直接關系到電堆的性能，以及氫氣利用率的高低。如何通過一種手段或者方法去獲得氫氣回流路的氫流量的多少，目前的方式方法還不是很多，其中系統中如采用氫氣循環泵的方式進行氫回流，那么可通過氫氣循環泵的轉速進行估算回流的氫流量，但是隨著系統的不斷迭代升級，引射器開始替代氫氣循環泵作為氫氣循環的主要方式，主要是因其結構簡單、價格便宜、不易結冰等優勢，但是使用引射器回流氫氣時，由于引射器的結構特征導致無法直接獲得被循環的氫流量，因此在使用引射器的系統中如何有效的獲得回流的氫流量目前還有待提高。

目前相關的專利的數量描述相對較少，例如中國公開的專利CN 112563539 B 一種集成流量測量功能的燃料電池引射器及流量測量方法 ，是引射器結構中在擴壓室前端和擴壓室后端設置測壓點兩個測壓點之間設置壓差傳感器，采集實時壓差值，利用引射器結構帶來的文丘里效應，再通過文丘里測壓原理計算出引射器回流流量。但是，上述專利需要在引射器結構中添加壓差傳感器，使得整個系統結構的設計添加了額外的零部件，空間布局上有很高的要求，使得系統的成本變高，不利于廣泛的應用。

因此，亟需提供一種燃料電池系統內部參數計算方法，以解決現有技術中需要在引射器結構中添加壓差傳感器才能在線計算評估出引射器回流流量多少的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料電池系統內部參數計算方法，其在不添加額外采集設備上，利用引射器及系統特性在線計算評估出引射器回流流量的多少，從而在減少系統成本的基礎上得到實際引射回流流量的多少。

為實現上述目的，提供以下技術方案：

本發明提供了一種燃料電池系統內部參數計算方法，包括以下步驟：

S100：控制器給定氫噴不同占空比的擾動指令，使氫噴的入堆壓力和回流壓力均產生波動；

S200：基于氣體壓力波動頻譜的變化得出：引射器回流流量與引射器回流氫壓、引射器入口氫壓、入堆氫壓及氣體壓力波動頻譜半徑的關系；

S300：基于上述的關系式及氣體壓力波動頻譜半徑計算得到實際引射器回流流量。