CN109918689A - 用于燃料电池的氢气浓度估计方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于燃料电池的氢气浓度估计方法和系统。一种用于燃料电池的氢气浓度估计方法包括：测量供应到燃料电池组的空气流量，并且比较测量出的空气流量与预定流量；根据比较结果确定空气处理系统的模型；以及基于所确定的空气处理系统的模型来估计燃料处理系统的氢气浓度。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于燃料电池的氢气浓度估计方法和系统，更具体地涉及氢气浓度估计方法和系统，其中通过根据燃料电池组的空气供应量可变地设定模型来估计氢气浓度。
背景技术
如本领域所公知的那样，燃料电池是通过分别从氢气供应装置和空气供应装置供应的氢气和氧气的氧化还原反应将燃料的化学能转换为电能的装置，并且包括用于产生电力的燃料电池组、用于冷却燃料电池组的冷却系统等。
换言之，将氢气供应到燃料电池组的阳极，并且在阳极处发生氧化氢气的氧化反应以产生氢离子(质子)和电子。此时，在阳极处产生的质子和电子分别通过电解质膜和隔板流向阴极。在阴极处，通过涉及从阳极流出的质子和电子以及空气中包含的氧气的电化学反应产生水，并且该电子流产生电力。
供应到燃料电池组阳极的氢气必须保持在适当的浓度等级，以便在氢气再循环管线中进行适当的氢气换气控制。通常，通过实时估计氢气浓度来执行氢气换气控制，由此保持适当的氢气浓度等级。
然而，当在燃料电池停止模式下实时估计氢气浓度时，存在燃料处理系统中氢气浓度估计值与氢气浓度测量值之间的误差较大的问题。
图1(相关技术)是示出根据相关技术的作为燃料电池电流的函数的氢气浓度测量值和氢气浓度估计值的曲线图。
参考图1，在燃料电池电流(燃料电池组的输出电流)为零的燃料电池停止模式(FC停止模式)下，氢气浓度测量值与氢气浓度估计值之间的误差较大。
具体地，在燃料电池停止模式下，氢气浓度测量值随着燃料电池停止模式的持续而增大。然而，燃料电池停止模式下的氢气浓度测量值不可靠，因为氢气浓度不增加。
随着燃料电池停止模式的继续，氢气浓度估计值下降，甚至氢气浓度降低至约20％至30％。然而，根据实验，实际氢气浓度测量值保持为约60％的氢气浓度。
换言之，由于在燃料电池停止模式下氢气浓度测量值与氢气浓度估计值之间出现较大误差，所以与实际氢气浓度不同，估计值显著降低，这导致在解除燃料电池停止模式时执行过量氢气换气的问题。过量氢气换气的执行不利于提高燃料里程和满足排放标准。
以上内容仅仅是为了帮助理解本公开的背景，并不旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本公开提供用于燃料电池的氢气浓度估计方法和系统，其中，即使在燃料电池停止模式下也准确地估计燃料处理系统中的氢气浓度。
为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供一种用于燃料电池的氢气浓度估计方法，该方法包括：测量供应到燃料电池组的空气流量(flow rate)，并且比较测量出的空气流量与预定流量；根据比较结果确定空气处理系统的模型；以及基于所确定的空气处理系统的模型来估计燃料处理系统的氢气浓度。
在将测量出的空气流量与预定流量进行比较时，可以将预定流量设定为在切断对燃料电池组的空气供应时发生的空气流量。
在确定空气处理系统的模型中，当测量出的空气流量超过预定流量时，可以确定空气处理系统为开放模型(open model)。
在确定空气处理系统为开放模型的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，空气处理系统的氢气分压可以视为零。
在确定空气处理系统为开放模型的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，可以基于空气处理系统的气体压力和水蒸气分压来获得空气处理系统的氮气分压或氧气分压。
在确定空气处理系统的模型时，当测量出的空气流量等于或小于预定流量时，可以确定空气处理系统为封闭模型(closed model)。
在确定空气处理系统为封闭模型的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，空气处理系统的氢气分压由于从燃料处理系统渗透的氢气而增加。
当估计氢气浓度时，空气处理系统的氢气分压可以使用以下公式来获得：
空气处理系统中氢气的摩尔数，空气处理系统中氢气的初始摩尔数，每单位时间透过的氢气的摩尔数，空气处理系统的氢气分压，R：气体常数，T：气体温度，VCa：空气处理系统内部的体积。
在确定空气处理系统为封闭模型的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，空气处理系统的氧气分压由于渗透到燃料处理系统的氧气而减小。
当估计氢气浓度时，空气处理系统的氧气分压可以使用以下公式来获得：
空气处理系统的氧气分压，空气处理系统的初始氧气分压，t：空气处理系统的封闭模型的持续时间，T1：时间常数(恒定)。
在确定空气处理系统为封闭模型的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，空气处理系统的氮气分压由于渗透到达燃料处理系统的氮气而减小。
当估计氢气浓度时，空气处理系统的氮气分压可以使用以下公式来获得：
空气处理系统的氮气分压，空气处理系统中的氮气的摩尔数，VCa：空气处理系统内部的体积，R：气体常数，T：气体温度，nCa：空气处理系统中气体的摩尔数，空气处理系统中氢气的摩尔数，空气处理系统中氧气的摩尔数，PCa：空气处理系统中的气体压力。
当估计燃料处理系统的氢气浓度时，空气处理系统或燃料处理系统的水蒸气分压可以视为饱和水蒸气压力。
当估计燃料处理系统的氢气浓度时，燃料处理系统的氮气分压由于从空气处理系统渗透的氮气而增加。
当估计燃料处理系统的氢气浓度时，通过从燃料处理系统的气体压力中减去氮气分压和水蒸气分压来获得燃料处理系统的氢气分压。
当估计燃料处理系统的氢气浓度时，可以通过将燃料处理系统的氢气分压除以氮气分压和氢气分压之和来估计燃料处理系统的氢气分压。
在估计燃料处理系统的氢气浓度之后，可以控制燃料处理系统，使得估计的燃料处理系统的氢气浓度跟随目标氢气浓度。
根据本公开的另一方面，提供一种用于燃料电池的氢气浓度估计系统，该系统包括：空气处理系统，将空气供应到燃料电池组；燃料处理系统，将氢气供应到燃料电池组；以及氢气浓度估计器，测量从空气处理系统供应到燃料电池组的空气流量，将测量出的空气流量与预定流量进行比较，确定空气处理系统的模型，并且基于确定的空气处理系统的模型来估计燃料处理系统的氢气浓度。
当测量出的空气流量超过预定流量时，氢气浓度估计器可以确定空气处理系统为开放模型，并且当测量出的空气流量等于或小于预定流量时，可以确定空气处理系统为封闭模型。
该系统还可以包括：压力控制器，控制从燃料储存系统供应到燃料处理系统的氢气的压力；换气控制器，控制换气阀的打开和关闭；以及主控制器，控制压力控制器和换气控制器，使得由氢气浓度估计器估计的燃料处理系统的氢气浓度跟随目标氢气浓度。
根据基于本公开的氢气浓度估计方法和系统，即使在燃料电池停止模式下，也可以提高氢气浓度估计器的准确度。
此外，当解除燃料电池停止模式时，可以防止过度的氢气换气或过度的压力控制。
另外，可以减少为了提高燃料处理系统中的氢气浓度而不必要地消耗的氢气量，这有利于提高燃料里程并满足排放标准。
附图说明
结合附图，根据以下详细描述，可以更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1(相关技术)是示出根据相关技术的作为燃料电池电流的函数的氢气浓度测量值和氢气浓度估计值的曲线图；
图2是示出根据本公开的实施例的用于燃料电池的氢气浓度估计方法的流程图；
图3是示出根据本公开的实施例的用于燃料电池的氢气浓度估计系统的配置图；以及
图4是示出根据本公开的实施例的根据用于燃料电池的氢气浓度估计方法的作为燃料电池电流的函数的氢气浓度测量值和氢气浓度估计值的曲线图。
具体实施方式
应当理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种小船和轮船的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，源自除石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。
这里所使用的术语是仅用于描述特定实施例的目的，而不是为了限制本公开。如在本文中所使用的，除非上下文中清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在同样包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。贯穿说明书，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“具有”的变体将理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“-器”、“-部”和“模块”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件及其组合来实施。
此外，本公开的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。
本文公开的本公开的实施例的具体结构和功能描述仅用于本公开的实施例的说明性目的。在不脱离本公开的精神和重要特征的情况下，可以以许多不同的形式来体现本公开。因此，本公开的实施例仅出于说明的目的而被公开，并且不应被解释为限制本公开。
现在将详细参考本公开的各种实施例，其具体示例在附图中示出并在下面进行描述，因为本公开的实施例可以以许多不同的形式进行各种修改。尽管将结合示例性实施例描述本公开，但是将理解，本描述不旨在将本公开限制于那些示例性实施例。相反，本公开不仅旨在覆盖示例性实施例，还覆盖可以包括在通过所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的各种替代方案、变型例、等同物和其他实施例。
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。在整个附图中，相同的附图标记将指代相同或相似的部分。
图2是示出根据本公开的实施例的用于燃料电池的氢气浓度估计方法的流程图。
参考图2，根据本公开的实施例，一种用于燃料电池的氢气浓度估计方法包括：测量供应到燃料电池组的空气流量，并且比较测量出的空气流量与预定流量(S200)；根据比较结果确定空气处理系统的模型(S300和S400)；以及基于所确定的空气处理系统的模型来估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)。
可以使用传感器来测量供应到燃料电池组的空气流量(S100)。替代地，考虑到空气压缩机的旋转速度、空气控制阀(ACV)的开度、空气压力和温度等，可以估计供应到燃料电池组的空气流量。然而，在这种情况下，可以通过使用空气控制阀是否关闭来确定供应到燃料电池组的空气流量，因为可以仅使用空气是否供应到燃料电池组。
测量出的空气流量可以与预定流量进行比较(S200)。这里，可以将预定流量设定为在切断对燃料电池组的空气供应时发生的空气流量。在由于空气控制阀的关闭而切断燃料电池组的空气供应的情况下，空气流量达到零，使得可以将预定流量设定为零。
替代地，尽管理论上预定流量为零，但是在空气控制阀仅安装在空气的入口和出口中的一个处的情况下，可能发生一定程度的扩散，并且因此空气流量可能大于零。因此，可以考虑根据扩散的空气流量来设定预定流量。
一般来说，当估计氢气浓度时，假设燃料处理系统封闭，并且假设空气处理系统开放。假设空气处理系统为开放模型是合理的，因为当空气供应到燃料电池时外部空气被引入并且排放到外部。
然而，在燃料电池停止模式下，可以假设燃料电池的空气处理系统与外部切断而封闭。具体地，在燃料电池停止模式下，通过空气切断阀来切断空气供应。即使仅空气供应和空气排放之一被切断，扩散距离也很大，而扩散面积非常小，因此难以发生扩散。因此，在空气供应被切断的情况下，假设空气处理系统为封闭模型是合理的。
因此，在确定空气处理系统的模型(S300和S400)中，当测量出的空气流量超过预定流量时，可以将空气处理系统确定为开放模型，并且当测量出的空气流量等于或小于预定流量时，可以确定空气处理系统为封闭模型。基于被确定为开放或封闭模型的空气处理系统的模型，可以估计燃料处理系统的氢气浓度。
具体地，在确定空气处理系统为开放模型(S300)的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，假设空气处理系统的氢气分压为零。这假设氢气通过空气流量而排放到外部或通过与空气中包含的氧气反应而被消耗。可以假设水蒸气分压是作为温度的函数而变化的饱和水蒸汽压力。
可以基于空气处理系统的气体压力和水蒸气分压来获得空气处理系统的氮气分压或氧气分压。具体地，通过从空气处理系统中的气体压力中减去水蒸气分压而获得的值可以是空气处理系统的氮气分压和氧气分压之和。假设空气由79％的氮气和21％的氧气组成，氮气分压可以计算为0.79*(空气处理系统的气体压力－水蒸气分压)，并且氧气分压可以计算为0.21*(空气处理系统的气体压力－水蒸气分压)。
在确定空气处理系统的模型(S200)中，当测量出的空气流量等于或小于预定流量时，可以确定空气处理系统为封闭模型。
在确定空气处理系统为封闭模型(S400)的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，可以假设空气处理系统的氢气分压由于从燃料处理系统渗透的氢气而增加。
具体地，当估计氢气浓度(S500)时，空气处理系统的氢气分压可以使用以下公式来获得：
空气处理系统中氢气的摩尔数，空气处理系统中氢气的初始摩尔数，每单位时间透过的氢气的摩尔数，空气处理系统的氢气分压，R：气体常数，T：气体温度，VCa：空气处理系统内部的体积。
这里，空气处理系统中氢气的初始摩尔数可以是在透过的氢气的摩尔数积分之前测量或估计的空气处理系统中氢气的摩尔数。在存在空气流的情况下，假设空气处理系统中不存在氢气，可以假设空气处理系统中氢气的初始摩尔数为零。
在确定空气处理系统为封闭模型(S400)的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度时，可以假设空气处理系统的氧气分压由于渗透到燃料处理系统的氧气而减小。
具体地，当估计氢气浓度(S500)时，空气处理系统的氧气分压可以使用以下公式来假设：
空气处理系统的氧气分压，空气处理系统的初始氧气分压，t：空气处理系统的封闭模型的持续时间，T1：时间常数(恒定)。
这里，空气处理系统的初始氧气分压可以使用在转换到封闭模型之前在开放模型中计算的最后值。时间常数T1可以通过实验设定为最接近实际情况。根据氧气的温度，时间常数T1可以具有不同的值。
在确定空气处理系统为封闭模型(S400)的情况下，当估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)时，可以假设空气处理系统的氮气分压由于渗透到燃料处理系统的氮气而减小。
具体地，当估计氢气浓度(S500)时，空气处理系统的氮气分压可以使用以下公式来假设：
空气处理系统的氮气分压，空气处理系统中的氮气的摩尔数，VCa：空气处理系统内部的体积，R：气体常数，T：气体温度，nCa：空气处理系统中气体的摩尔数，空气处理系统中氢气的摩尔数，空气处理系统中氧气的摩尔数，PCa：空气处理系统中的气体压力。
当估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)时，空气处理系统或燃料处理系统的水蒸气分压可以是作为温度的函数而变化的饱和水蒸气压力。
可以假设燃料处理系统为封闭模型(S500)。可以假设燃料处理系统仅包括氮气、氢气和水蒸气。这假设当氧气透过膜到达燃料处理系统时，它与氢气反应并消失。可以假设水蒸气分压是作为温度的函数而变化的饱和水蒸汽压力。
当估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)时，可以假设燃料处理系统的氮气分压由于从空气处理系统渗透的氮气而增加。可以假设通过从燃料处理系统的气体压力中减去氮气分压和水蒸气分压来获得燃料处理系统的氢气分压。
具体地，可以通过以下公式来假设氮气分压：
燃料处理系统的氮气分压，燃料处理系统中氮气的摩尔数，VAn：燃料处理系统内部的体积，燃料处理系统中氮气的初始摩尔数，每单位时间透过的氮气的摩尔数。这里，燃料处理系统中氮气的初始摩尔数可以是在透过的氮气的摩尔数的积分之前计算或测量出的燃料处理系统中氮气的摩尔数。
可以假设通过从燃料处理系统的气体压力中减去氮气分压和水蒸气分压来获得氢气分压。
当估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)时，可以通过将燃料处理系统的氢气分压除以氮气分压和氢气分压之和来估计燃料处理系统的氢气分压。
氢气浓度＝(氢气分压/(氮气分压+氢气分压))。
在估计燃料处理系统的氢气浓度(S500)之后，可以控制燃料处理系统，使得估计的燃料处理系统的氢气浓度跟随目标氢气浓度(S600)。
目标氢气浓度可以通过存储在存储器中的目标氢气浓度图中来存储。可以通过根据燃料电池组的输出电流映射最佳氢气浓度来获得目标氢气浓度图。当氢气浓度大于最佳氢气浓度时，透过的氢气量增加，从而减少燃料里程。当氢气浓度低于最佳氢气浓度时，燃料电池组的耐久性可能由于氢气不足而劣化，导致燃料电池组寿命缩短。最佳氢气浓度可以被映射到具有上限和下限的特定区域。
可以使用质量传递公式来计算透过的气体量。具体地，当气体透过膜或换气阀打开时可以考虑换气量。
质量传递公式可以使用本领域已知的技术。例如，透过的气体量可以使用以下质量传递公式来计算：
这里，公式中使用的符号如下：
氮气透过率；
氢气透过率；
P：压力，[kPa]；
R：气体常数，8.314[J/mol/K]；
T：温度，[K]；
D：扩散系数；
A：催化剂面积；以及
δ：扩散距离。
基于估计的燃料处理系统的氢气浓度，可以控制燃料处理系统，使得燃料处理系统中的氢气浓度跟随目标氢气浓度。例如PI控制的闭环控制可以用于保证关于例如突然启动或燃料电池停止模式的干扰的鲁棒性。
具体地，当估计氢气浓度小于目标氢气浓度时，可以控制氢气浓度增加。可以控制换气阀打开以由此通过换气来增加氢气浓度，或者可以控制燃料供应阀和燃料喷射器以将从燃料储存系统供应到燃料处理系统的氢气加压。
图3是示出根据本公开的实施例的用于燃料电池的氢气浓度估计系统的配置图。
参考图3，根据本公开的实施例，一种用于燃料电池的氢气浓度估计系统包括：空气处理系统30，用于将空气供应到燃料电池组A；燃料处理系统20，用于将氢气供应到燃料电池组A；以及氢气浓度估计器70，用于测量从空气处理系统30供应到燃料电池组A的空气流量，将测量出的空气流量与预定流量进行比较，确定空气处理系统30的模型，并且基于确定的空气处理系统30的模型来估计燃料处理系统20的氢气浓度。
可以通过设置在空气处理系统30的空气供应或排放管线中的空气控制阀31的开度来控制空气流量。可以通过测量空气控制阀31的开度来估计空气流量。
当测量出的空气流量超过预定流量时，氢气浓度估计器70可以确定空气处理系统30为开放模型，并且当测量出的空气流量等于或小于预定流量时，可以确定空气处理系统30为封闭模型。
氢气浓度估计系统还可以包括：压力控制器50，用于控制从燃料储存系统10供应到燃料处理系统20的氢气的压力；换气控制器60，用于控制换气阀61的打开和关闭；以及主控制器40，用于控制压力控制器50和换气控制器60，使得由氢气浓度估计器70估计的燃料处理系统20的氢气浓度跟随目标氢气浓度。
压力控制器50通过控制燃料供应阀51和燃料喷射器51来控制从燃料储存系统10供应到燃料处理系统20的氢气的压力。
主控制器40、压力控制器50、换气控制器60和氢气浓度估计器70可以全部包括在燃料电池控制单元(FCU)中，或者可以设置为单独的控制器。
图4是示出根据本公开的实施例的根据用于燃料电池的氢气浓度估计方法的作为燃料电池电流的函数的氢气浓度测量值和氢气浓度估计值的曲线图。
参考图4，根据本公开的氢气浓度估计方法的氢气浓度估计值与氢气浓度测量值紧密对应，特别是在燃料电池发电阶段中。另外，燃料电池电流为零的阶段不可靠，因为在控制燃料电池发电停止的FC STOP阶段中氢气浓度测量值相当大。然而，氢气浓度估计值保持为等于或大于50％的氢气浓度。此外，可以看出，在FC STOP阶段解除后不久，氢气浓度估计值收敛于氢气浓度测量值。
因此，根据本公开的实施例，根据用于燃料电池的氢气浓度估计方法，可以确认提高了氢气浓度估计的准确度。
尽管为了说明的目的描述了本公开的优选实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的本公开范围和精神的情况下，各种变型、添加和替换都是可能的。
Claims (20)
1.一种用于燃料电池的氢气浓度估计方法，所述方法包括以下步骤：
测量供应到燃料电池组的空气流量，并且将测量出的空气流量与预定流量进行比较；
根据比较结果确定空气处理系统的模型；以及
基于所确定的空气处理系统的模型来估计燃料处理系统的氢气浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将测量出的空气流量与所述预定流量进行比较时，将所述预定流量设定为在切断所述燃料电池组的空气供应时发生的空气流量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统的模型中，当测量出的空气流量超过所述预定流量时，确定所述空气处理系统为开放模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统为所述开放模型的情况下，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述空气处理系统的氢气分压视为零。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统为所述开放模型的情况下，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，基于所述空气处理系统的气体压力和水蒸气分压来获得所述空气处理系统的氮气分压或氧气分压。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统的模型时，当测量出的空气流量等于或小于所述预定流量时，确定所述空气处理系统为封闭模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统为所述封闭模型的情况下，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述空气处理系统的氢气分压由于从所述燃料处理系统渗透的氢气而增加。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，当估计所述氢气浓度时，使用以下公式来获得所述空气处理系统的氢气分压：
所述空气处理系统中氢气的摩尔数，所述空气处理系统中氢气的初始摩尔数，每单位时间透过的氢气的摩尔数，所述空气处理系统的氢气分压，R：气体常数，T：气体温度，VCa：所述空气处理系统内部的体积。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统为所述封闭模型的情况下，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述空气处理系统的氧气分压由于渗透到所述燃料处理系统的氧气而减小。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当估计所述氢气浓度时，使用以下公式来获得所述空气处理系统的氧气分压：
所述空气处理系统的氧气分压，所述空气处理系统的初始氧气分压，t：所述空气处理系统的封闭模型的持续时间，T1：时间常数，恒定。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，在确定所述空气处理系统为所述封闭模型的情况下，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述空气处理系统的氮气分压由于渗透到所述燃料处理系统的氮气而减小。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，当估计所述氢气浓度时，使用以下公式来获得所述空气处理系统的氮气分压：
所述空气处理系统的氮气分压，所述空气处理系统中氮气的摩尔数，VCa：所述空气处理系统内部的体积，R：气体常数，T：气体温度，nCa：所述空气处理系统中气体的摩尔数，所述空气处理系统中氢气的摩尔数，所述空气处理系统中氧气的摩尔数，PCa：所述空气处理系统中的气体压力。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述空气处理系统或所述燃料处理系统的水蒸气分压视为饱和水蒸气压力。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，所述燃料处理系统的氮气分压由于从所述空气处理系统渗透的氮气而增加。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，通过从所述燃料处理系统的气体压力中减去氮气分压和水蒸气分压来获得所述燃料处理系统的氢气分压。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，当估计所述燃料处理系统的氢气浓度时，通过将所述燃料处理系统的氢气分压除以氮气分压和所述氢气分压之和来估计所述燃料处理系统的氢气分压。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，在估计所述燃料处理系统的氢气浓度之后，控制所述燃料处理系统，使得估计的燃料处理系统的氢气浓度跟随目标氢气浓度。
18.一种用于燃料电池的氢气浓度估计系统，所述系统包括：
空气处理系统，将空气供应到燃料电池组；
燃料处理系统，将氢气供应到所述燃料电池组；以及
氢气浓度估计器，测量从所述空气处理系统供应到所述燃料电池组的空气流量，将测量出的空气流量与预定流量进行比较，确定所述空气处理系统的模型，并且基于确定的空气处理系统的模型来估计所述燃料处理系统的氢气浓度。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，当所述测量出的空气流量超过所述预定流量时，所述氢气浓度估计器确定所述空气处理系统为开放模型，并且当所述测量出的空气流量等于或小于所述预定流量时，确定所述空气处理系统为封闭模型。
20.根据权利要求18所述的系统，还包括：
压力控制器，控制从燃料储存系统供应到所述燃料处理系统的氢气的压力；
换气控制器，控制换气阀的打开和关闭；以及
主控制器，控制所述压力控制器和所述换气控制器，使得由所述氢气浓度估计器估计的所述燃料处理系统的氢气浓度跟随目标氢气浓度。
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