[发明专利]一种燃料电池系统内部参数计算方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统内部参数计算方法，属于燃料电池领域。本发明包括如下步骤：控制器给定氢喷不同占空比的扰动指令，使氢喷的入堆压力和回流压力均产生波动；基于气体压力波动频谱的变化得出：引射器回流流量与引射器回流氢压、引射器入口氢压、入堆氢压及气体压力波动频谱半径的关系；基于上述的关系式及气体压力波动频谱半径计算得到实际引射器回流流量。本发明是通过在电堆在稳定工作时利用压力扰动产生系统响应的方式来计算引射器回流流量。能够解决基于引射器的本体，在不添加额外采集设备上，利用引射器及系统特性在线计算评估出引射器回流流量的多少，从而在减少系统成本的基础上得到实际引射回流流量的多少。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池系统内部参数计算方法。

背景技术

随着石油及化工资源的不断减少，对新能源的发展及要求也越来越高，其中燃料电池作为新能源的一种，是将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置，具备环境友好、无污染等特点。

燃料电池发动机系统是利用储存在氢瓶中的氢气与来自空气中的氧气之间发生电化学反应产生电能，氢气在燃料电池阳极侧发生反应，在电堆阳极侧连接有排气阀，氢气回流泵或氢引射器。其中排气阀是将氢腔中的杂质气体给排出腔体，这些杂质气体主要是从阴极侧串漏到阳极侧的氮气，这些随着氮气的不断累积会导致氢腔内的氢浓度降低，如不及时将杂质气体排出会导致电堆性能的降低。氢气回流泵或者氢引射器是将氢腔中未反应完的气体通过回流的方式再次进入电堆，其中回流量的氢流量的多少及氢浓度的大小对电堆性能也有很大的影响。因此，氢气回流路的氢气流量的多少会直接关系到电堆的性能，以及氢气利用率的高低。如何通过一种手段或者方法去获得氢气回流路的氢流量的多少，目前的方式方法还不是很多，其中系统中如采用氢气循环泵的方式进行氢回流，那么可通过氢气循环泵的转速进行估算回流的氢流量，但是随着系统的不断迭代升级，引射器开始替代氢气循环泵作为氢气循环的主要方式，主要是因其结构简单、价格便宜、不易结冰等优势，但是使用引射器回流氢气时，由于引射器的结构特征导致无法直接获得被循环的氢流量，因此在使用引射器的系统中如何有效的获得回流的氢流量目前还有待提高。

目前相关的专利的数量描述相对较少，例如中国公开的专利CN 112563539 B 一种集成流量测量功能的燃料电池引射器及流量测量方法 ，是引射器结构中在扩压室前端和扩压室后端设置测压点两个测压点之间设置压差传感器，采集实时压差值，利用引射器结构带来的文丘里效应，再通过文丘里测压原理计算出引射器回流流量。但是，上述专利需要在引射器结构中添加压差传感器，使得整个系统结构的设计添加了额外的零部件，空间布局上有很高的要求，使得系统的成本变高，不利于广泛的应用。

因此，亟需提供一种燃料电池系统内部参数计算方法，以解决现有技术中需要在引射器结构中添加压差传感器才能在线计算评估出引射器回流流量多少的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池系统内部参数计算方法，其在不添加额外采集设备上，利用引射器及系统特性在线计算评估出引射器回流流量的多少，从而在减少系统成本的基础上得到实际引射回流流量的多少。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种燃料电池系统内部参数计算方法，包括以下步骤：

S100：控制器给定氢喷不同占空比的扰动指令，使氢喷的入堆压力和回流压力均产生波动；

S200：基于气体压力波动频谱的变化得出：引射器回流流量与引射器回流氢压、引射器入口氢压、入堆氢压及气体压力波动频谱半径的关系；

S300：基于上述的关系式及气体压力波动频谱半径计算得到实际引射器回流流量。