CN110611110A - 一种ht-pem甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种HT‑PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，本发明的方法S1、在缓冲罐进液工作状态下，每间隔时间Δt时，获取一次缓冲罐进液工作状态参数，根据获取的工作状态参数计算缓冲罐实时液位高度值H；S2、通过实时液位高度值分别和设定的缓冲罐液位高度上限值、下限值、触发进液液位高度值为比较，并根据比较结果对电磁阀、缓冲罐进液泵工作状态进行调控。本发明提高了缓冲罐进液的安全性，提高了燃料电池燃料补给的稳定性，能够及时将进液异常信息发送给用户，降低了系统因为燃料补给问题导致停机风险。

Description

一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法。

背景技术

在基于HT-PEM的甲醇水燃料电池系统中，甲醇水储存在专用的容器中，出于安全考虑，其一般放置在远离燃料电池本体的地方，但产生的问题在于燃料电池在工作过程中需要实时精确的控制甲醇水的进液量，且不能有进液的延迟或停顿，因此一般需要在燃料电池本体内设计专门的甲醇水缓冲进液罐来做甲醇水溶液的缓存，由于进液罐体积和成本限制，我们无法为该缓冲进液罐安装复杂的液位测量装置，除此之外，为了保证缓冲罐中的液位剩余量始终满足HT-PEM甲醇水燃料电池的工作需求，还需及时自动的从甲醇水专用容器中抽取一定量的甲醇水溶液进行补充，这就需要设计一套完善精密的甲醇水缓冲罐进液控制方法。

现有HT-PEM甲醇水燃料电池所用的缓冲罐进液系统是采用开环控制方法来实现甲醇水的进液及检测，具体方法为：每次系统上电后，将甲醇水进液阀门打开，进液泵按照固定的转速进液，直到触发安装在缓冲罐上的高液位传感器，才停止进液；工作时，缓冲罐内的甲醇水不断减少，直到触发安装在缓冲罐上的低液位传感器，才开始另一轮进液过程，该方法的主要问题在于：

1、缓冲罐液位检测精度差，误差大；每次上电后无视缓冲罐的液位状态，都会进行甲醇水进液操作，会造成甲醇水漏液；

2、甲醇水进液补充过分依赖缓冲罐上的低液位传感器，会造成甲醇水进液补充不及时，燃料电池发电过程中断的情况。

因此本发明旨在提供一种能解决上述现有技术存在的问题的缓冲罐的进液控制方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、在缓冲罐进液工作状态下，每间隔时间Δt时，获取一次缓冲罐进液工作状态参数，根据获取的工作状态参数计算缓冲罐实时液位高度值H，

S2、通过实时液位高度值H分别和设定的缓冲罐液位高度上限值h_max、下限值h_min、触发进液液位高度值为h1比较，其中h_min<h1<h_max，并根据比较结果对电磁阀、缓冲罐进液泵工作状态进行调控：

当H＝h_max时，自动控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当h_max<H≤1.1h_max时，则进行液位报警；

当H>1.1h_max，则控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当h_min≤H<h_max时，自动控制缓冲罐和电磁阀的开启；

当0.9h_min<H<h_min时，则进行液位报警；

当H<0.9h_min时，自动控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当H<h1时，自动控制缓冲罐和电磁阀的开启，反之，则直接输出。

优选的，S1中实时液位高度值H的计算方法：

根据式(1)计算实时液位高度值H

其中t＝nΔt，t为缓冲罐累计工作时间，n表示获取相关参数的次数；Spi为缓冲罐进液泵转速；Sro为重整室进液泵转速；Sbo为燃烧室甲醇水进液泵转速；Kpi为缓冲罐进液泵流速系数；Kro为重整室进液泵流速系数；Kbo为燃烧室甲醇水进液泵流速系数；spi为进液管截面积；sro重整室进液泵上的进液管横截面积；sbo燃烧室进液泵上的进液管横截面积S为缓冲罐横截面积；H0缓冲罐前一次液位余量高度值。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

本发明通过系统计算的缓冲罐内的实时液位高度值H和设定的缓冲罐液位高度上限值h_max、下限值h_min、触发进液液位高度值为h1比较，来控制缓冲罐进液，提高了缓冲罐进液的安全性，提高了燃料电池燃料补给的稳定性，能够及时将进液异常信息发送给用户，降低了系统因为燃料补给问题导致停机风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法的流程图；

图2为本发明的甲醇水缓冲罐的进液控制方法的结构示意图；

图3为本发明的甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法控制框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1到图3，本发明提供了一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法：

如图2所示，HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制部分包括电磁阀1、缓冲罐进液泵2、缓冲罐7、高液位传感器6，高液位传感器6设置在缓冲罐液位高度的上限值h_max位置、低液位传感器5、低液位传感器5设置在液位高度的下限值h_min位置，燃烧室进液泵3、重整室进液泵4以及主控制器。

如图1和图3所示，S1、当系统通电，缓冲罐刚开始进行工作，主控制器自动计时，t＝Δt＝10ms时，高液位传感器6、低液位传感器5第一次检测液位信息，并将液位信息发送给主控制器，当高液位传感器6检测到液位信息，主控制器判定缓冲罐为满状态，主控制器发出指令命令电磁阀1和缓冲罐进液泵2停止工作，计时器清零，这时实时液位高度值H等于h_max，在系统缓冲罐之后的工作状态下，主控制器自带的计时模块从0开始计时，并将计时信息发送给主控制器处理，当计时器计时时间t＝nΔt时，每n次检测一次缓冲罐进液泵转速S_pi、重整室进液泵转速S_ro、燃烧室甲醇水进液泵转速S_bo信息以及缓冲罐前一次液位余量高度值H₀并将检测信息发送给主控制器，同时低液位传感器5、高液位传感器6将的缓冲罐液位信息发送给主控制器，主控制器根据获取的上述检测信息计算缓冲罐实时液位高度值H；

S2、通过实时液位高度值H分别和设定的缓冲罐液位高度上限值h_max、下限值h_min、触发进液液位高度值为h1比较，其中h_min<h1<h_max，当高液位传感器未检测到液位到达缓冲罐液位高度上限值h_max的信息，但系统计算的实时液位高度值H>h_max，这种异常说明或者高液位传感器异常需要更换，将提示信息发送给给用户；当H>1.1h_max，主控制器判定高液位传感器异常信息，并控制电磁阀1和缓冲罐进液泵2关闭；当低液位传感器未检测到液位信息，0.9h_min<H<h_min，主控制器判定缓冲罐低液位传感器异常或者缓冲罐外部燃料罐为空，需更换甲醇水燃料，并将告警信息发送给用户；H<0.9h_min，主控制器控制电磁阀1和缓冲罐进液泵2关闭；当H<h1时，自动控制缓冲罐和电磁阀的开启，反之，h1<H<h_max，说明当前缓冲罐内部液位高度为正常消耗状态，此时Spi＝0。

优选的，从S1中实时液位高度值H的计算方法：

根据式(1)计算实时液位高度值H

其中t＝nΔt，t为缓冲罐累计工作时间，n表示获取相关参数的次数；S_pi为缓冲罐进液泵转速；S_ro为重整室进液泵转速；S_bo为燃烧室甲醇水进液泵转速；K_pi为缓冲罐进液泵流速系数；K_ro为重整室进液泵流速系数；K_bo为燃烧室甲醇水进液泵流速系数；s_pi为进液管截面积；s_ro重整室进液泵上的进液管横截面积；s_bo燃烧室进液泵上的进液管横截面积S为缓冲罐横截面积；H₀缓冲罐前一次液位余量高度值。

一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，通过系统计算的缓冲罐内的实时液位高度值H和设定的缓冲罐液位高度上限值h_max、下限值h_min、触发进液液位高度值为h1比较，来控制缓冲罐进液，提高了缓冲罐进液的安全性，提高了燃料电池燃料补给的稳定性，能够及时将进液异常信息发送给用户，降低了系统因为燃料补给问题导致停机风险。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、在缓冲罐进液工作状态下，每间隔时间Δt时，获取一次缓冲罐进液工作状态参数，根据获取的工作状态参数计算缓冲罐实时液位高度值H；

S2、通过实时液位高度值H分别和设定的缓冲罐液位高度上限值h_max、下限值h_min、触发进液液位高度值为h1比较，其中h_min<h1<h_max，并根据比较结果对电磁阀、缓冲罐进液泵工作状态进行调控：

当H＝h_max时，自动控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当h_max<H≤1.1h_max时，则进行液位报警；

当H>1.1h_max，则控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当h_min≤H<h_max时，自动控制缓冲罐进液泵和电磁阀的开启；

当0.9h_min<H<h_min时，则进行液位报警；

当H<0.9h_min时，自动控制电磁阀和缓冲罐进液泵关闭；

当H<h1时，自动控制缓冲罐进液泵和电磁阀的开启，反之，则直接输出。

2.如权利要求1所述的一种HT-PEM甲醇水燃料电池甲醇水缓冲罐的进液控制方法，其特征在于，从S1中实时液位高度值H的计算方法：

根据式(1)计算实时液位高度值H

其中t＝nΔt，t为缓冲罐累计工作时间，n表示获取相关参数的次数；S_pi为缓冲罐进液泵转速；S_ro为重整室进液泵转速；S_bo为燃烧室甲醇水进液泵转速；K_pi为缓冲罐进液泵流速系数；K_ro为重整室进液泵流速系数；K_bo为燃烧室甲醇水进液泵流速系数；s_pi为进液管截面积；s_ro重整室进液泵上的进液管横截面积；s_bo燃烧室进液泵上的进液管横截面积S为缓冲罐横截面积；H₀缓冲罐前一次液位余量高度值。