CN104124461B - 用于监测并控制燃料电池堆内的空气流动的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本文中公开的是用于监测并控制燃料电池堆内的空气流动的系统和方法。燃料电池堆可包括用于引导经过燃料电池的空气流动的空气供给路径。传感器可构造成确定与空气供给路径相关的参数，诸如压力、流量等。建模系统可进一步构造成确定与空气供给路径相关的模型参数。控制系统可接收来自一个或多个传感器以及建模系统的输入以便基于测量参数和模型参数生成基线，确定测量参数与模型参数之间的差值，确定相对于基线的差值的变化，确定该变化满足标准，并且基于标准的满足而选择性地执行纠正措施。
Description
技术领域
本公开涉及用于监测并控制燃料电池堆内部的空气流动的系统和方法。更具体地，但不排他地，本公开涉及对构造成引导空气流动经过燃料电池堆的空气供给路径中的泄漏或堵塞的检测。
背景技术
乘用车可包括给车辆的电气系统和动力传动系统的某些零件提供动力的燃料电池(“FC”)系统。例如，可在车辆中使用FC系统以便直接地(例如，电驱动电机等)并且/或者经由中间的电池系统给车辆的电动力传动系统部件提供动力。燃料电池系统可包括单个电池，或者可替代地，可包括布置在电池堆构造中的多个电池。可将若干个燃料电池合并在FC堆中，以产生期望的功率输出。经过FC的空气流动会影响FC系统的性能。因此，对经过FC的空气流动造成影响的空气供给路径中的泄漏或堵塞会对FC系统的性能产生负面影响。
发明内容
本文中公开的是用于监测并控制FC堆内部的空气流动的多种系统和方法。该FC堆可包括构造成引导空气流动经过FC的空气供给路径。一个或多个传感器可构造成确定与空气供给路径相关的参数，诸如压力、流量等。建模系统可进一步构造成确定与空气供给路径相关的模型参数。根据一些实施例，建模系统可以在燃料电池堆正在工作时连续地运行。根据这种实施例，建模系统可结合构造成控制燃料电池堆的操作的控制系统而运行。
可基于测量参数和模型参数来确定基线。该基线可根据工作状态(例如，初始空气流量、压力设定、工作温度等)而变化。根据某些实施例，可在燃料电池堆的整个寿命周期内生成并维持该基线。也可确定测量参数与模型参数之间的差。相对于基线的差的变化可以是空气流动系统中的泄漏或阻塞的指示。
根据各种实施例，测量参数和模型参数可以是阴极空气供给路径中的压力。根据某些实施例，相对于基线的差的变化可以是阴极空气供给路径中的泄漏或阻塞的指示。本文中公开的各种系统可构造成判断基线和差之间的变化是否与阴极空气供给路径中的泄漏或阻塞有关。
可基于多种输入生成模型参数。根据一个实施例，模型参数可以是模型压力，建模系统可以基于模型压力，至少部分地基于背压阀的位置。背压阀可配置在一系列的位置内，以便调整阴极空气供给路径中的压力设定点。
可响应于满足标准的相对于基线的差值的变化而生成多种纠正措施。根据本公开的某些实施例，可生成用户通知和/或诊断代码。用户通知和/或诊断代码可提供空气供给路径中的阻塞或泄漏的指示。这些通知可提示用户以便试图修理空气供给路径中的泄漏和/或排除空气供给路径中的阻塞。
本发明提供以下技术方案：
1. 一种监测并控制燃料电池堆内的空气流动的系统，所述系统包括：
空气供给路径，其构造成引导空气流动经过燃料电池堆；
传感器，其构造成确定与所述空气供给路径相关的测量参数；
建模系统，其构造成确定与所述空气供给路径相关的模型参数；
控制系统，其构造成：
基于所述测量参数和所述模型参数而生成基线，
确定所述测量参数与所述模型参数之间的差值，
确定相对于所述基线的差值的变化，
确定所述变化满足标准，以及
基于对所述标准的满足而生成纠正措施。
2. 如方案1所述的系统，其中所述测量参数包括在阴极空气供给路径中的测量压力，所述阴极空气供给路径构造成提供与流向所述燃料电池堆中的多个阴极的空气流混合的燃料，并且所述模型参数包括所述阴极空气供给路径中的模型压力。
3. 如方案2所述的系统，还包括：
可配置在一系列位置中的背压阀，所述一系列位置可操作地调整压力设定点；
其中所述模型压力至少部分地基于经调整的背压阀位置。
4. 如方案2所述的系统，还包括：
压缩机，其构造成引起经过所述燃料电池堆的空气流动；
其中所述纠正措施包括调整所述压缩机和所述背压阀中的一个的操作以便调整所述空气供给路径中的压力设定点。
5. 如方案1所述的系统，其中所述控制系统进一步构造成确定所述差值的变化对应于所述空气供给路径中的泄漏和所述空气供给路径中的阻塞之一。
6. 如方案5所述的系统，其中所述纠正措施包括生成用户通知和诊断代码中的一种，所述用户通知和所述诊断代码配置成表明所述空气供给路径中的泄漏。
7. 如方案6所述的系统，其中所述用户通知包括泄漏包括燃料排放的指示。
8. 如方案5所述的系统，其中所述纠正措施包括生成用户通知和诊断代码中的一种，所述用户通知和所述诊断代码配置成表明所述空气供给路径中的堵塞。
9. 如方案1所述的系统，其中所述基线配置成说明系统公差参数和部件公差参数中的一种参数的变动。
10. 如方案1所述的系统，还包括：
处理器；和
非暂时性计算机可读存储介质；
其中所述建模系统和所述控制系统中的至少一个包括模块，所述模块包含存储在所述非暂时性计算机可读存储介质上并且在所述处理器上可执行的计算机可执行指令。
11. 一种用于监测并控制燃料电池堆内的空气流动的方法，所述方法包括：
引起在空气供给路径中的空气流动，所述空气供给路径构造成引导空气流动经过燃料电池堆；
确定所述空气供给路径的特性的测量参数；
利用建模系统来确定与所述空气供给路径相关的模型参数；
基于所述测量参数和所述模型参数来确定基线；
确定所述测量参数与所述模型参数之间的差值；
确定相对于所述基线的差值的变化；
确定所述变化满足标准；以及
使用控制系统生成纠正措施。
12. 如方案11所述的方法，其中所述测量参数包括阴极空气供给路径中的测量压力，所述阴极空气供给路径构造成提供与流向所述燃料电池堆中的多个阴极的空气流混合的燃料，并且所述模型参数包括在所述阴极空气供给路径中的模型压力。
13. 如方案12所述的方法，还包括：
调整背压阀的位置以便调整压力设定点；
其中所述模型压力至少部分地基于所述背压阀的位置。
14. 如方案12所述的方法，其中所述纠正措施包括调整压缩机或背压阀中的一个的操作以便调整所述空气供给路径中的压力设定点。
15. 如方案11所述的方法，还包括：
确定所述差值中的变化对应于所述空气供给路径的泄漏和所述空气供给路径的阻塞中的一种情况。
16. 如方案15所述的方法，还包括生成配置成表明所述空气供给路径中的泄漏的用户通知和诊断代码中的一种。
17. 如方案16所述的方法，其中所述通知包括泄漏包括燃料排放的指示。
18. 如方案15所述的方法，还包括生成配置成表明所述空气供给路径中的阻塞的用户通知和诊断代码中的一种。
19. 如方案11所述的方法，其中所述基线配置成说明系统公差参数和部件公差参数中的一种参数的变动。
20. 一种监测并控制燃料电池堆内的空气流的系统，所述系统包括：
在所述燃料电池堆中的阴极空气供给路径，所述阴极空气供给路径构造成允许携带燃料的空气流动到所述燃料电池堆中的多个燃料电池的多个阴极；
压力传感器，其构造成确定与所述阴极空气供给路径相关的测量压力；
与所述阴极空气供给路径和所述压力传感器连接的压缩机，所述压缩机构造成在所述阴极空气供给路径中在压力设定点引起空气流；
可设置在一系列位置内的背压阀，所述一系列位置可操作地至少部分地基于所述测量压力来调整所述压力设定点；
压力建模系统，其构造成至少部分地基于所述背压阀的位置来确定与所述燃料电池堆相关的模型压力；
控制系统，其配置成：
基于所述测量参数和所述模型参数而生成基线，
确定在所述测量参数与所述模型参数之间的差值，
确定相对于所述基线的差值的变化，
确定所述变化满足标准，以及
基于对所述标准的满足而选择性地执行纠正措施。
附图说明
下面参照附图来描述本公开的非限制性和非穷举性的实施例，包括本公开的各种实施例，其中：
图1示出了根据本文中所公开实施例的示例性车辆系统的功能方框图。
图2A示出了根据本文中所公开实施例的用于产生经过空气供给路径的空气流动的系统的方框图。
图2B示出了空气供给路径(诸如图2A中所示的空气供给路径)中的测量压力和模型压力随时间推移而变化的图形。
图3示出了根据本文中所公开实施例的用于检测燃料电池系统的空气供给路径中的泄漏或堵塞的方法的流程图。
图4示出了根据本文中所公开实施例的用于执行各种实施例的计算机系统的方框图。
具体实施方式
下面提供对根据本公开实施例的系统和方法的详细说明。虽然描述了若干实施例，但本公开并不局限于任何一个实施例，相反本公开包含许多替代物、修改和等同物。另外，虽然在下面的描述中陈述了许多具体细节以便提供对本文中所公开实施例的详尽理解，但可以在没有这些细节的一部分或全部的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚的目的，对于在相关领域中为已知的某个技术物质未作详细描述，从而避免不必要地使本公开变得不明显。
贯穿本说明书提及“一个实施例”或“一实施例”表示结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各种位置出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指的是相同的实施例。具体地，“一实施例”可以是系统、制品(诸如计算机可读存储介质)、方法、和/或工艺的产品。
短语“连接到”和“与---通信”是指在两个或更多部件之间的任意形式的相互作用，包括机械的、电的、磁的和电磁的相互作用。两个部件可彼此连接，即使它们彼此之间不直接接触，以及即使在这两个部件之间可能存在中间装置。
空气输送装置诸如压缩机可构造成产生在燃料电池堆中的空气流动。该空气输送装置可维持在用于供给FC部件的空气供给路径内部的期望的压力或压力设定点。控制器可计算歧管压力设定点，并且可将来自一个或多个传感器(例如，压力传感器)的输入用于反馈控制环以便控制空气输送装置。系统控制器可计算歧管压力设定点，该歧管压力设定点可用于控制空气输送装置。
根据本文中公开的各种实施例，可利用闭环控制系统至少部分地基于由位于阴极空气供给路径进口处的压力传感器所提供的测量值来控制阴极空气供给路径中的压力。如果发生泄漏或堵塞，系统可通过例如调整背压阀的位置而进行补偿。改变背压阀的位置可增加或减小阴极空气供给路径中的压力。
在某些情况下，阴极压力模型可能不具有充分的信息来确定泄漏或堵塞的存在，因此可能基于经调整的背压阀位置不正确地预测压力。相对于基线的差值的变化可以是空气流动系统中泄漏或阻塞的指示。误差的方向可表明是存在泄漏还是堵塞。
在空气供给路径中存在泄漏的情况下，模拟系统可估计超过测量压力的压力。在空气供给路径中存在堵塞的情况下，模拟系统可估计低于测量压力的压力。基于存在泄漏或堵塞的确定，该系统可执行操作以使对耐久性或可靠性的影响最小化，避免潜在的燃料排放，警告驾驶员需要进行维修，并且帮助维修技术员识别相关的性能问题的根本原因。
通过参照附图将最佳地理解本公开的实施例，其中可用类似的数字标示类似的部件。所公开实施例的部件，如在本文的附图中一般性地描述和说明的，可以采用多种多样的不同构造进行布置和设计。因此，本公开的系统和方法的实施例的以下详细说明并非意图限制要求专利保护的本公开的范围，而仅仅是本公开的可能实施例的代表。另外，除非另有说明，方法的步骤不一定需按任何特定顺序执行，或者甚至相继地执行，这些步骤也无需仅被执行一次。
图1示出了根据本文中所公开实施例的示例性车辆系统100功能方框图。车辆系统100可以是机动车辆、海上运输工具、飞机、和/或任何其它类型的交通工具或固定式电源(例如，发电机)。车辆100可包括具有FC堆112的FC系统102，在某些实施例中FC堆112可与高电压(“HV”)电池系统(未图示)联接。该HV电池系统可用于向电动力传动系统的部件提供动力。在其它实施例中，FC堆112可与低电压电池联接，并且可构造成为多种车辆系统100提供电能，所述车辆系统100包括例如车辆起动器系统(例如，起动电动机)、照明系统、点火系统、空调控制系统等。
FC堆112可与FC控制系统104联接。FC控制系统104可构造成监测并控制FC堆112的某些操作。例如，FC控制系统104可构造成监测并控制FC堆112的可调节性能参数和电压抑制操作。在某些实施例中，FC控制系统104可与多个传感器106(例如，电压传感器、电流传感器等)和/或构造成使FC控制系统104能够监测并控制FC堆112的操作的其它系统通信地联接。例如，与FC堆112通信的多个传感器106可为FC控制系统104提供可用于估计极化曲线的信息。在某些实施例中，FC控制系统104可构造成独立地监测FC堆112中的每个电池114。FC控制系统104可进一步构造成向车辆100中所包括的其它系统提供信息并且/或者接收来自车辆100中所包括的其它系统的信息。例如，FC控制系统104可与内部车辆计算机系统108通信地联接。
在某些实施例中，FC控制系统104可构造成向车辆100的用户、车辆计算机系统108、和/或外部计算机系统110提供有关FC堆112的信息或通知。这种信息可包括例如有关与FC堆112相关的空气供给路径中的泄漏或堵塞的信息。可将不同类型的通知呈现给不同用户。例如，控制系统104可向维修技术员提供诊断代码，该诊断代码表示关于空气流动系统中的泄漏或阻塞的某个信息。在另一个实例中，一旦检测到空气流动系统中的泄漏或阻塞，控制系统104可通知车辆驾驶员该车辆需要维修。在把燃料传输至FC堆112的阴极空气供给路径中检测出泄漏的情况下，控制系统104可通知用户燃料泄漏的可能性，并且可进一步建议车辆的操作者需要维修服务。
根据各种实施例，利用测量参数与模型参数之间的比较，可检测空气流动系统中的泄漏或堵塞。建模系统116可接收与FC堆112的操作有关的信息。这一信息可包括例如来自压力传感器的测量值、有关背压阀位置的信息、流量等。建模系统116可构造成处理这种信息并且确定预期参数或模型参数。根据一些实施例，模型参数可包括模型压力、模型流量、或其它参数。
可利用多种模拟技术或建模技术来执行建模系统116。根据一些实施例，建模系统116可具体化为存储在非暂时性计算机可读存储介质中的计算机可执行指令。尽管在该图示说明的实施例中建模系统116被图示为车辆计算机108的一个部件，但根据其它实施例，建模系统116可实施为独立系统或者可集成到控制系统104中。通过本公开可预期多种构造和实施。根据其中建模系统116与车辆计算机108相关联的实施例，建模系统可与其它系统共享车辆计算机108的资源或者共享在车辆计算机108上执行的处理。
建模系统116可接收来自与FC堆112通信的一个或多个传感器(例如，传感器106)的输入。这些传感器可包括例如温度传感器、压力传感器、空气流量传感器等。建模系统116也可接收来自与阴极空气流动系统连通的背压阀的输入。根据一个实施例，建模系统116可至少部分地取决于背压阀的位置来确定模型压力。此外，根据一些实施例，建模系统116也可接收有关其它变量(诸如与FC堆112相关的温度)的信息。
可基于测量参数(例如，测量压力)与模型参数(例如，模型压力)的比较来确定基线。该基线可取决于工作状态(例如，初始空气流量、压力设定、运行温度等)而变化。根据某些实施例，可在燃料电池堆的整个寿命周期内生成并维持该基线。也可确定测量参数与模型参数之间的差值。相对于基线的差值的变化可以是空气流动系统中的泄漏或阻塞的指示。根据各种实施例，测量参数和模型参数可以是阴极空气供给路径中的压力。根据某些实施例，变化可以是阴极空气供给路径中的泄漏或阻塞的指示。
当在基线和差之间的变化满足标准时，可选择性地执行纠正措施。纠正措施可包括多种措施。例如，纠正措施可包括调整与FC堆112相关的操作参数。此外，纠正措施可包括通知用户需要获取车辆维修。根据一些实施例，用户通知可包括阴极空气流动系统中的泄漏或阻塞的严重程度的指示。纠正措施可包括通知用户燃料泄漏的可能性，特别是在燃料泄漏会造成安全问题的情况下。此外，纠正措施可包括向技术员提供可告知技术员阴极空气流动系统中发生泄漏和/或堵塞的诊断代码。
图2A示出了根据本文中所公开实施例的、用于产生经过空气供给路径216的空气流动的系统200的方框图。根据该图示说明的实施例，用大箭头表示空气供给路径216。实线是指在图示的各部件之间交换的信息。
空气进口214可接收来自环境的空气并且向压缩机202提供空气。压缩机202可构造成维持系统200的空气供给路径216中的压力。由压缩机202所维持的压力可称为压力设定点。可利用压缩机202向FC堆208提供空气流。正如本领域技术人员将认识到的，根据某些实施例，可将燃料加入到空气流中，并且/或者可对空气流进行调节(例如，可以控制空气流的湿度或温度)。空气流可向FC堆208提供反应物并带走FC堆208中所发生反应的副产物。
背压阀210也可用于帮助维持空气供给路径中的压力设定点。可由控制系统204调整背压阀210的位置，以便增加或减小阴极空气供给路径中的压力。背压阀210可提供多种离散的打开位置，或者可利用类似系统(其中可以设定经过背压阀210的流体流量以便维持阴极空气供给系统内部的特定压力)对背压阀210加以控制。背压阀210的位置会受到系统温度、系统压力、和其它因素的影响。
背压阀210的位置可以基于闭环反馈系统，该闭环反馈系统包括控制系统204、和与空气供给路径216通信的压力传感器(未图示)。当阴极空气供给路径中的测量压力降低至低于设定点时，背压阀可调整其位置以减小或阻止空气从空气供给路径216中流出。因此，可增加空气供给路径216中的压力。当空气供给路径216中的测量压力增加至设定点以上时，背压阀210可调整其位置以增加或促进空气从空气供给路径216中流出。因此，空气供给路径216中的压力会减小。尾管212可以与背压阀210连通。尾管212可提供对空气流动的阻力，因此尾管212可增加空气供给路径216中的压力。
模拟系统206可接收来自FC堆208、背压阀210、和控制系统204的数据。模拟系统206可模拟空气供给路径216中的压力。根据一个实施例，模拟系统206可接收来自与空气供给路径216通信的传感器的压力。可基于测量参数和模型参数来确定基线。也可确定测量参数与模型参数之间的差值。
如果空气供给路径216中发生泄漏或堵塞，则可通过例如改变背压阀210的位置而对系统200进行补偿。模拟系统206，因为不向其提供有关泄漏/堵塞的信息，所以可能基于经调整的背压阀210的位置不正确地预测空气供给路径216中的压力。通过观察基线与差之间的变化，可以推断空气供给路径216已发生泄漏或堵塞。
变化的方向可表明空气供给路径216是否已发生堵塞或泄漏。在空气供给路径216中存在泄漏的情况下，模拟系统206可估计超过基线的压力。在空气供给路径216中存在堵塞的情况下，模拟系统206可估计低于基线的压力。基于存在泄漏或堵塞的判断，系统200可以执行措施以使对耐久性或可靠性的影响最小化，避免潜在的燃料排放，警告驾驶员需要进行维修，并且帮助维修技术员识别根本原因。
图2B示出了空气供给路径(诸如图2A中示出的空气供给路径)中的测量压力256和模型压力260随时间推移而变化的图250。在该图示说明的实施例中，沿轴线254标绘出时间，沿轴线252标绘出压力。在第一时间262，可确定模型压力260和测量压力256。根据一些实施例，在测量压力256与模型压力260之间可以存在基线偏移258。根据一些实施例，第一时间262可对应于燃料电池系统使用寿命的开始。基线偏移258可说明任何的系统间和/或部件间变动(例如部件公差)。根据一些实施例，可通过对模拟系统的参数做出调整而将基线偏移并入模型压力260中。模型压力260与测量压力256之间的偏差可以是空气供给路径中的堵塞或泄漏的指示。根据该图示说明的实施例，基线偏移258可保持相对恒定，除非在空气供给路径中发生泄漏或堵塞。
如图2B中所示，在某个点模型压力260与测量压力256之间的基线差值开始变化。图中示出了两种情况。在第一种情况下，模型压力260a开始增加，因此，表明空气供给路径中的泄漏。在第二时间266，模型压力260a超过测量压力256一个由268标明的量。
在第二种情况下，模型压力260b开始下降，因此，表明空气供给路径中的阻塞。在第二时间266，测量压力256超过模型压力260b一个由270标明的量。如图所示，测量压力256与模型压力260b之间的差值大于基线偏移258。
图3示出了根据本文中所公开实施例的、用于检测燃料电池系统的空气供给路径中的泄漏或堵塞的方法300的流程图。在302，可开始方法300。在304，方法300可确定空气供给路径中的空气流量和压力设定点。可在306设定压缩机从而在压力设定点处产生空气流。根据一些实施例，压缩机可接收来自空气供给路径中的空气传感器的闭环反馈。
在308，可基于压力设定点来确立背压阀的位置。根据一些实施例，背压阀可接收来自空气供给路径中的压力传感器的闭环反馈。可调整背压阀的位置而控制空气供给路径中的压力。当阴极空气供给路径中的测量压力下降至低于压力设定点时，背压阀可调整其位置以减少或阻止空气从空气供给路径中流出。因此，空气供给路径中的压力会增加。当空气供给路径中的测量压力增加至设定点以上时，背压阀可调整其位置以增加或促进空气从空气供给路径中流出。因此，可减小空气供给路径中的压力。
在310，可确定与空气供给路径相关的模型压力。可由接收与空气供给路径的物理状态相关的输入的建模系统生成模型压力。根据一些实施例，建模系统可具体化为存储在非暂时性计算机可读存储介质上的计算机可执行指令。
在312，方法300可判断是否已确定基线偏移。可基于测量参数和模型参数来确定基线。在该图示说明的实施例中，基线的确定仅可发生一次。如果已确定基线，方法300可前进到316。然而，根据其它实施例，可在燃料电池堆的整个使用期限内连续地确定基线。
在314，可确定基线偏移。根据一些实施例，基线偏移会说明任何系统间和/或部件间变动(例如部件公差)。可基于测量参数和模型参数来确定基线。基线可根据工作状态(例如，初始空气流量、压力设定、运行温度等)而变化。根据一些实施例，可利用方程式1来确定基线偏移。
方程式1。
根据一些实施例，时间T可对应于燃料电池系统寿命周期的开始。根据其它实施例，时间T可出现在特定长度的时间之后，或者可周期地重新计算时间T。在316，可利用方程式2确定模型压力与测量压力之间的差值的当前值。
方程式1。
在318，可对值 和 进行比较。如果这些值是相等的，方法300可返回到304。如果这些值显示变化，方法300可进入320。确定变化可涉及在一个时间段内对基线与差值的比较。根据一些实施例该时间段可以相对较短，而在其它实施例中该时间段可以相对较长。
在320，可将该变化与一个或多个标准进行比较。可采用多种标准来判断该变化是否是空气供给路径中的泄漏或堵塞的指示。例如，可对该变化的量值进行评估。如果该变化具有小于阈值的量值，则可忽视该变化。如果该变化具有大于阈值的量值，则可执行一个或多个纠正措施。在另一个实例中，可确定该变化的方向。如上所述，这种确定可表明所述差值是否表明空气供给路径中的堵塞或泄漏。增加可以表明泄漏，而减小可以表明堵塞。
可以想到多种纠正措施。例如，纠正措施可包括调整压缩机的操作而调整压力设定点。在另一个实例中，纠正措施可包括向用户或技术员通知空气供给路径中的堵塞或泄漏。提供通知可有助于使对耐久性或可靠性的影响最小化，避免潜在的燃料排放，警告驾驶员需要维修，并且/或者帮助维修技术员识别相关的性能问题的根本原因。
根据各种实施例，使工作状态不同会导致对方法300的调整。例如，根据一些实施例，可基于压力和/或空气流动特性来确立不同的设定点。此外，可对不同的标准进行评估，从而根据工作状态来判断堵塞或泄漏的存在。此外，可生成多个基线偏移值，并且可根据工作状态来选择合适的基线偏移。
图4示出了可用于执行本文中所公开的系统和方法的某些实施例的计算机系统400的方框图。在一些实施例中，计算机系统400可以是个人计算机系统、服务器计算机系统、车载计算机、FC控制系统、和/或适于执行所公开的系统和方法的任何其它类型的系统。
如图所示，除了别的以外，计算机系统400还可包括一个或多个处理器402、随机存取存储器(RAM)404、通信接口406、用户界面408、和非暂时性计算机可读存储介质410。处理器402、RAM 404、通信接口406、用户界面408、和计算机可读存储介质410可经由公共数据总线412相互通信地联接。在一些实施例中，可利用硬件、软件、固件、和/或其任何组合来执行计算机系统400的各种部件。
用户界面408可包括允许用户与计算机系统400相互作用的任意数量的装置。例如，用户界面408可用于向用户显示交互界面。用户界面408可以是与计算机系统400通信地联接的单独的界面系统。在某些实施例中，可在触摸屏显示器上产生用户界面408。用户界面408也可包括任意数量的其它输入装置，例如包括键盘、跟踪球、和/或指针设备。
通信接口406可以是能够与其它计算机系统、外围设备、和/或通信地连接到计算机系统400的其它设备进行通信的任何接口。例如，通信接口406可使计算机系统400能够与其它计算机系统(例如，与外部数据库和/或互联网相关联的计算机系统)进行通信，从而允许对来自这种系统的数据的传输以及接收。
处理器402可包括一个或多个通用处理器、专用处理器、可编程微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、其它可定制或可编程的处理装置、和/或能够执行本文中所公开的系统和方法的任何其它装置或者装置的布置。
处理器402可构造成执行存储在非暂时性计算机可读存储介质410上的计算机可读指令。需要时，计算机可读存储介质410可存储其它数据或信息。在一些实施例中，计算机可读指令可包括计算机可执行功能模块414。例如，计算机可读指令可包括配置成执行上述系统和方法的全部或部分功能的一个或多个功能模块。
存储在计算机可读存储介质410中的特定功能模块包括模拟系统模块、控制系统模块、通知界面模块等。模拟系统模块可执行结合本公开各种实施例所描述的建模功能。更具体地，模拟系统模块可配置成执行与图2A中所示且如上所述的模拟系统206相关的功能。此外，控制系统模块可构造成执行与也如图2A中所示和如上所述的控制系统204相关的功能。
返回到图4的描述，通知模块可配置成向用户或技术员提供空气供给路径中发生泄漏或堵塞的通知。根据一些实施例， 可经由用户界面408显示通知。此外，可经由通信接口406将通知传输至诊断装置，维修技术员可利用该诊断装置以便有助于某些问题的诊断和/或用户通知。替代的实施例可包括更多或更少的模块，或者可替代地，关于多个模块所描述的功能可由单个模块执行。
可独立于用于生成计算机可读指令的编程语言和/或在计算机系统400中运行的任何操作系统，执行本文中所描述的系统和方法。例如，可用任何合适的编程语言来编写计算机可读指令，该编程语言的例子包括、但不限于C、C++、Visual C++、和/或Visual Basic、Java、Perl、或者任何其它合适的编程语言。此外，计算机可读指令和/或功能模块可采用一组独立的程序或模块、和/或在较大程序内的程序模块或一部分的程序模块的形式。计算机系统400的数据处理可以响应于用户命令、以前处理的结果、或者由其它处理机器作出的请求。应当理解的是，计算机系统400可采用任何合适的操作系统，例如包括Unix、DOS、Android、Symbian、Windows、iOS、OSX、Linux和/或类似物。
可在不背离本公开基本原理的前提下，对上述实施例的细节作出许多变化。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求来确定。
Claims (20)
1.一种监测并控制燃料电池堆内的空气流动的系统，所述系统包括：
空气供给路径，其构造成引导空气流动经过燃料电池堆；
传感器，其构造成确定与所述空气供给路径相关的测量参数；
建模系统，其构造成确定与所述空气供给路径相关的模型参数；
控制系统，其构造成：
基于所述测量参数和所述模型参数而生成基线，
确定所述测量参数与所述模型参数之间的差值，
确定相对于所述基线的差值的变化，
确定所述变化满足标准，以及
基于对所述标准的满足而生成纠正措施。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述测量参数包括在阴极空气供给路径中的测量压力，所述阴极空气供给路径构造成提供与流向所述燃料电池堆中的多个阴极的空气流混合的燃料，并且所述模型参数包括所述阴极空气供给路径中的模型压力。
3.如权利要求2所述的系统，还包括：
可配置在一系列位置中的背压阀，所述一系列位置可操作地调整压力设定点；
其中所述模型压力至少部分地基于经调整的背压阀位置。
4.如权利要求3所述的系统，还包括：
压缩机，其构造成引起经过所述燃料电池堆的空气流动；
其中所述纠正措施包括调整所述压缩机和所述背压阀中的一个的操作以便调整所述空气供给路径中的压力设定点。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制系统进一步构造成确定所述差值的变化对应于所述空气供给路径中的泄漏和所述空气供给路径中的阻塞之一。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述纠正措施包括生成用户通知和诊断代码中的一种，所述用户通知和所述诊断代码配置成表明所述空气供给路径中的泄漏。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述用户通知包括泄漏包括燃料排放的指示。
8.如权利要求5所述的系统，其中所述纠正措施包括生成用户通知和诊断代码中的一种，所述用户通知和所述诊断代码配置成表明所述空气供给路径中的堵塞。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述基线配置成说明系统公差参数和部件公差参数中的一种参数的变动。
10.如权利要求1所述的系统，还包括：
处理器；和
非暂时性计算机可读存储介质；
其中所述建模系统和所述控制系统中的至少一个包括模块，所述模块包含存储在所述非暂时性计算机可读存储介质上并且在所述处理器上可执行的计算机可执行指令。
11.一种用于监测并控制燃料电池堆内的空气流动的方法，所述方法包括：
引起在空气供给路径中的空气流动，所述空气供给路径构造成引导空气流动经过燃料电池堆；
确定所述空气供给路径的特性的测量参数；
利用建模系统来确定与所述空气供给路径相关的模型参数；
基于所述测量参数和所述模型参数来确定基线；
确定所述测量参数与所述模型参数之间的差值；
确定相对于所述基线的差值的变化；
确定所述变化满足标准；以及
使用控制系统生成纠正措施。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述测量参数包括阴极空气供给路径中的测量压力，所述阴极空气供给路径构造成提供与流向所述燃料电池堆中的多个阴极的空气流混合的燃料，并且所述模型参数包括在所述阴极空气供给路径中的模型压力。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
调整背压阀的位置以便调整压力设定点；
其中所述模型压力至少部分地基于所述背压阀的位置。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述纠正措施包括调整压缩机或背压阀中的一个的操作以便调整所述空气供给路径中的压力设定点。
15.如权利要求11所述的方法，还包括：
确定所述差值中的变化对应于所述空气供给路径的泄漏和所述空气供给路径的阻塞中的一种情况。
16.如权利要求15所述的方法，还包括生成配置成表明所述空气供给路径中的泄漏的用户通知和诊断代码中的一种。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述通知包括泄漏包括燃料排放的指示。
18.如权利要求15所述的方法，还包括生成配置成表明所述空气供给路径中的阻塞的用户通知和诊断代码中的一种。
19.如权利要求11所述的方法，其中所述基线配置成说明系统公差参数和部件公差参数中的一种参数的变动。
20.一种监测并控制燃料电池堆内的空气流的系统，所述系统包括：
在所述燃料电池堆中的阴极空气供给路径，所述阴极空气供给路径构造成允许携带燃料的空气流动到所述燃料电池堆中的多个燃料电池的多个阴极；
压力传感器，其构造成确定与所述阴极空气供给路径相关的测量压力；
与所述阴极空气供给路径和所述压力传感器连接的压缩机，所述压缩机构造成在所述阴极空气供给路径中在压力设定点引起空气流；
可设置在一系列位置内的背压阀，所述一系列位置可操作地至少部分地基于所述测量压力来调整所述压力设定点；
压力建模系统，其构造成至少部分地基于所述背压阀的位置来确定与所述燃料电池堆相关的模型压力；
控制系统，其配置成：
基于所述测量参数和所述模型参数而生成基线，
确定在所述测量参数与所述模型参数之间的差值，
确定相对于所述基线的差值的变化，
确定所述变化满足标准，以及
基于对所述标准的满足而选择性地执行纠正措施。
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