[发明专利]一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统及方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统，其特征在于，包括：第一比例环节、积分环节、第二比例环节、第一反馈环节和第二反馈环节；

电堆入口温度依次经过第一比例环节和积分环节后经由第一反馈环节反馈后叠加至积分环节输入端，电堆入口温度依次经过第一比例环节、积分环节及第二比例环节后与恒功率状态运行下实际SOFC电堆外气道温度比较，输出SOFC电堆出口温度误差量，误差量经过第二反馈环节进入积分环节的输入端，根据SOFC电堆出口温度误差量确定SOFC电堆的故障点。

2.如权利要求1所述故障检测系统，其特征在于，第二反馈环节的第二反馈环节系数根据公式确定；

其中，A、B、C分别为线性化温度动力学模型中系统矩阵、输入矩阵及输出矩阵，线性化温度动力学模型为对电堆温度动力学模型进行线性化处理获得，电堆温度动力学模型根据SOFCs非故障情况下电堆结构参数、电堆温度、电堆输出功率、电堆入口温度、电堆外气道温度、气体热焓及电堆输入流量获得；x(t)＝[T_r]，y(t)＝[T_r,ex]，u(t)＝[m_gas,T_gas,i]，m_gas为通入电堆的气体摩尔量，T_gas,i为通入电堆的气体温度；为第一反馈环节系数，为第一比例环节系数，K为第二反馈环节系数，e(t)表示为恒功率状态运行下实际SOFC电堆外气道温度与第二比例环节输出的电堆外气道温度观测值的差值。

3.如权利要求2所述的故障检测系统，其特征在于，电堆温度动力学模型为

其中，C_s为电堆比热容，T_r为电堆温度，T_fuel,i为电堆入口燃料温度，T_r,ex为电堆外气道温度，h_fuel,i为电堆入口燃料含有的热焓，h_r,ex为电堆出口燃料含有的热焓，m_fuel为通入电堆的燃料摩尔量，C_V为电堆的热传导率，W_out为电堆的输出功率。

4.如权利要求1至3任一项所述故障检测系统，其特征在于，第二比例环节的第二比例环节系数为线性化温度动力学模型中输出矩阵C；

其中，线性化温度动力学模型为通过对电堆温度动力学模型进行线性化处理获得，电堆温度动力学模型根据SOFCs非故障情况下电堆结构参数、电堆温度、电堆输出功率、电堆入口温度、电堆外气道温度、气体热焓及电堆输入流量获得。

5.如权利要求1至3任一项所述的故障检测系统，其特征在于，所述电堆入口温度为燃料入口温度或者空气入口温度。

6.如权利要求2或3所述的故障检测系统，其特征在于，第一反馈环节的第一反馈环节系数根据公式获得；

其中，C_s为电堆的比热容，Q_fuel＝m_fuelc_fuel(T_r,ex-T_fuel,i)，m_fuel为通入电堆的燃料摩尔量，c_fuel表示的是燃料的比热容，T_fuel,i和T_r,ex分别表示的是电堆入口燃料温度和电堆外气道温度，T_r为电堆温度，C_V为电堆的热传导率。

7.如权利要求2或3所述的故障检测系统，其特征在于，第一比例环节的第一比例环节系数根据公式获得；

其中，h_fuel,i为电堆入口燃料含有的热焓，h_r,ex为电堆出口燃料含有的热焓，C_s为电堆的比热容，C_V为电堆的热传导率。