CN111916803A - 一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 - Google Patents
一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111916803A CN111916803A CN202010797481.9A CN202010797481A CN111916803A CN 111916803 A CN111916803 A CN 111916803A CN 202010797481 A CN202010797481 A CN 202010797481A CN 111916803 A CN111916803 A CN 111916803A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- temperature
- cell system
- cloud
- system based
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/04328—Temperature; Ambient temperature of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/04335—Temperature; Ambient temperature of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
- H01M8/045—Humidity; Ambient humidity; Water content of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
- H01M8/04507—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04701—Temperature
- H01M8/04708—Temperature of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04828—Humidity; Water content
- H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
- H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2455—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with liquid, solid or electrolyte-charged reactants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
Abstract
一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，包括含有辅助设备系统的燃料电池系统、燃料电池云端运行数据库模块、云端智能模块、燃料电池监控数据终端模块。本发明提出了一种基于云智能控制的燃料电池系统，与传统的模糊控制、神经网络控制及其他算法控制相比，能够快速、准确的跟踪燃料电池的最大功率点，更快的把最大功率点信号反馈给燃料电池使其更快的调控燃料电池，达到最佳的运行工况。
Description
技术领域
本发明涉及直接甲醇燃料电池系统技术领域，特别涉及一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池是一种发电装置，可将甲醇和氧作为燃料发生电化学反应，并且将化学能直接转换成电能，由于燃料电池不适用诸如煤、石油等化石燃料，几乎没有对环境造成污染，其噪音低、高效等特性，从而成为下一代能源备受关注。但现阶段燃料电池造价高且使用寿命短，提高燃料电池系统的能量转化效率是经济运行的基础，而最大功率跟踪技术是提高燃料电池能量转化效率最为有效的手段。燃料电池有功输出由燃料流量决定，不同的燃料流量对应不同的最大功率点。本发明以直接甲醇燃料电池为例。
随着人工智能技术的发展，人工智能在燃料电池上的应用受到人们的关注。比如模糊控制、神经网络控制及基于进化算法的优化控制被应用于燃料电池最大功率追踪控制中，并取得了满意的效果。但是这些方法过程复杂，对外部环境敏感度低、准确度低。鉴于此我们设计了一种基于云智能控制和边缘计算的燃料电池系统，利用大数据和云智能控制对燃料电池最大功率追踪。相比于传统模糊控制、神经网络控制及其他算法控制，本发明控制的最大功率跟踪速度更快，不受外部环境影响，准确率更高，效率更高，提高了燃料电池的使用寿命。
发明内容
本发明的目在于提供了一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，可以在云端数据和数据终端支持下，能快速准确地跟踪最大功率点，使燃料电池系统运行于最佳工况，从而提高燃料电池系统使用寿命的目的。
本发明的目的可以通过一下技术方案是实现：
基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，该系统包括含有辅助设备系统的燃料电池系统、燃料电池云端运行数据库模块、云端智能模块、燃料电池监控数据终端模块。
所述含有辅助设备系统的燃料电池系统，该系统包含有限区域电流及温度检测片的燃料电池堆。用于获得燃料电池堆阴阳两极电流密度分布和温度分布信息，有限区域电流及温度检测片分别固定在阴阳极板与质子交换膜之间。在燃料电池辅助系统中安装阴阳两极进气管路的温度、湿度、压力和流量传感器，用于获得燃料电池堆的工作状态，燃料电池辅助系统是带有多个传感器的工控调节器即带有温度、湿度、压力、和流量传感器的调节器，用于传输和调节燃料电池堆的工作数据和状态，使其快速达到最佳的工作状态。燃料电池堆和燃料电池辅助系统设备构成了燃料电池系统。
所述燃料电池堆阴阳两极电流密度分布和温度分布信息的获取是通过有限区域电流及温度检测片的若干个有限区域电流及温度检测单元进行采集，每个有限区域电流和温度检测单元包含一个电流传感电阻和一个温度传感电阻，电流传感电阻和温度传感电阻的电势差信号可以反映燃料电池阴阳极板每个区域的电流密度分布和温度分布状态；先将其转化为燃料电池堆各个区域的电流密度值和温度值，再将其传入云端运行数据库模块。
所述燃料电池堆的工作状态信息的获取，在燃料电池系统的进气管路分别设置温度传感器、湿度传感器、压力传感器及流量传感器。通过检测进气管路的阴阳极气体温度、湿度及气体压力、流量从而获得燃料电池辅助设备中的增湿器和温度调节器、压力调节器、流量调节器的功率，并将温度调节器、湿度调节器、压力调节器、流量调节器的状态信息传入燃料电池云端运行数据库模块。
所述燃料电池云端运行数据库模块，是用来对已有文献公开报道的直接甲醇燃料电池各项运行数据的采集和本设计的燃料电池的各项运行数据的上传建立起来的云端运行数据库。
所述建立起来的云端运行数据库中的运行数据。其特征有数据采集速度要 ≤20ms。各单电池信号采集间隔不超过5ms。燃料电池运行参数的实时采集精度≤5%。支持本地储存，储存时间30天，数据每30天更新一次。
所述监控数据终端模块，其特征有监控速度≤20ms，该模块支持本地数据存储，存储时间30天。
所的控制器模块，是用来接收最大功率点信号能快速做出反应，控制各个调节器，使各项运行参数达到最大功率点所适应的运行工况。
所述各个调节器，是用来调节燃料电池阴阳两极进气管路的温度、湿度、压力、流量等各个参数，从而改变燃料电池堆阴阳两极电流密度分布和温度分布信息，使其运行在最佳的工况，获得最大的功率密度，提高燃料电池的使用寿命。
本发明与现有技术相比，具有益效果如下：
1.本发明提出了一种基于云智能控制的燃料电池系统，与传统的模糊控制、神经网络控制及其他算法控制相比，能够快速、准确的跟踪燃料电池的最大功率点，更快的把最大功率点信号反馈给燃料电池使其更快的调控燃料电池，达到最佳的运行工况。
2.有限区域电流及温度检测片的直接甲醇燃料电池堆，能够获取燃料电池堆电流密度分布和温度分布信息，还包含燃料电池辅助系统是带有多个传感器的工控调节器即带有温度、湿度、压力、和流量传感器的调节器，用于获取和调节燃料电池堆的工作数据和状态，而不是通过模拟燃料电池工作状态来获得的，因此参数真实度高，能够真实反映燃料电池堆及其辅助设备的状态信息。
3.利用大数据建立云端运行数据库中的运行数据。数据采集速度要≤20ms，各单电池信号采集间隔不超过5ms。燃料电池运行参数的实时采集精度≤5%。支持本地储存，储存时间30天，数据每30天更新一次。这样采集的数据是针对不同燃料电池的燃料进行采集的，它针对性更高、精度度更高。而不是随机性、盲目性的采集。
4.第一次提出利用在云端数据和数据终端支持下，快速、准确地跟踪最大功率点，使燃料电池系统运行于最佳工况，可使燃料电池的使用寿命提高15%。
附图说明
图1为一种基于云智能监控的燃料电池系统组成示意图。
具体实施方式：
实施例1：本发明的目的是为了快速、准确地跟踪最大功率点，使燃料电池系统快速、准确地达到一个最佳的运行工况，提供了一种基于云智能监制的燃料电池系统。图1为本专利提供了一种基于云智能监制的燃料电池系统，包括含有辅助设备系统的燃料电池系统、燃料电池云端运行数据库模块、云端智能模块、燃料电池监控数据终端模块。
燃料电池系统包含用于获取燃料电池堆内部阴阳极板电流密度和温度信息的有限区域电流及温度检测片，有限区域电流及温度检测片分别固定在阴极板与质子交换膜和阳极板与质子交换膜之间。在燃料电池的辅助系统中分别安装有进气管路温度、湿度及气体压力、流量传感器,用以获取燃料电池辅助系统即温度调节器、湿度调节器，压力调节器和流量调节器。
在燃料电池堆的阳极电极与质子交换膜之间和阴极电极和质子交换膜之间分别装有一片有限区域电流及温度检测片，该有限区域电流及温度检测片由若干个有限区域电流及温度检测单元进行采集，每个有限区域电流和温度检测单元包含一个电流传感电阻和一个温度传感电阻，每个有限区域电流和温度检测单元的电流传感电阻和温度传感电阻的电势差信号可以反映燃料电池阴阳极板每个区域的电流密度状态和温度状态，先将其转化为燃料电池堆各个区域的电流密度值和温度值，将其传入云端运行数据库模块。
在燃料电池的进气管路分别设置温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器通过检测进气管路的阴阳极气体温度、湿度及气体压力、流量从而获得燃料电池辅助系统中的温度调节器、湿度调节器、压力调节器及流量调节器等重要部件的工作状态，并将温度调节器、湿度调节器、压力调节器及流量调节器的状态信息传入云端运行数据库模块。
燃料电池云端运行数据库模块，是用来对已有文献公开报道的直接甲醇燃料电池各项运行数据的采集和本设计的燃料电池的各项运行数据的上传建立起来的云端运行数据库。该云端运行数据库的数据采集速度要≤20ms，各单电池信号采集间隔不超过5ms。燃料电池运行参数的实时采集精度≤5%。支持本地储存，储存时间30天，数据每30天更新一次。将数据库的数据传输到云端智能模块。
在云端智能模块对运行数据库中的数据分析计算，筛选出燃料电池最佳工作状态，并由机械学习形成燃料电池运行的最佳工况范围子数据库。并将其导入燃料电池监控数据终端模块。
在燃料电池监控数据终端模块模块对接收从云端更新的本电池系统的特性参数及算法，通过传感器采集燃料电池堆的工作状态信息，进行边缘计算，快速、准确跟踪燃料电池的最大功率点。监控速度≤20ms，该模块支持本地数据存储，存储时间30天。将最大功率点信号快速传到控制器模块，同时终端模块还将采集的数据定时上传到云端智能模块并存储入云端数据库，以供云端智能模块不断计算更新本电池系统的最佳特性参数及算法。
在控制器模块对接收最大功率点信号能快速做出反应，控制各个调节器，即调节燃料电池阴阳两极进气管路的温度、湿度、压力、流量等各个参数，从而改变燃料电池堆阴阳两极电流密度分布和温度分布信息，使其运行在最佳的工况，获得最大的功率密度，提高燃料电池的使用寿命。
利用本发明的具体实施方案为：
本发明所述的人工智能燃料电池系统（包括云智能监控和边缘计算）通过机器学习和时序分析以规定的时间间隔收集数据，以生成用于预测和控制燃料电池性能的模型，且将生成的模型与测量数据进行比较，对燃料电池进行实时状态监测和异常信号诊断，能在小于20 ms内准确的监测和诊断出异常信号，并作出反应，改变燃料电池堆的工作条件的控制信号，追踪并达到燃料电池的最大功率密度点，使其高效的运行。在此点附近运行，也能使燃料电池系统的使用寿命得以提高。
此外，本发明所述的系统可将燃料电池堆的性能随时间的变化区分为临时且可逆的性能退化状态以及长期且不可逆的性能退化状态，并诊断性能变化的状态，根据燃料电池堆的诊断状态产生用于改变燃料电池堆的工作条件的控制信号。
对比例1：目前常用的燃料电池性能优化是基于测控软件和人工调节。燃料电池运行时，测控软件通过连接计算机和燃料电池的接口实时监测数据并记录在计算机上。使用人发现燃料电池已偏离最大功率密度点，则手动调节测控软件中的参数，使燃料电池的运行状态逐渐恢复到最大功率密度点。如果是单电池，此过程需用时1分钟以上；如果是燃料电池电堆，则需时10分钟甚至更久。并且此调节过程还受到使用人专业性的影响。
从实施例1与对比例1相比较可以看出，本发明所述的基于云智能监控的燃料电池系统不仅能准确的监测和诊断出燃料电池系统的运行状态，而且能快速准确地追踪到燃料电池系统的最大功率密度，还可以提高燃料电池系统的使用寿命。该发明是通过实时数据采集交换而不是通过模拟燃料电池工作状态来获得参数的，因此参数真实度高，能够真实反映燃料电池堆及其辅助设备的状态信息。其硬件和算法实现简单，实际应用高效便捷。
Claims (8)
1.一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，包括含有辅助设备系统的燃料电池系统、燃料电池云端运行数据库模块、云端智能模块、燃料电池监控数据终端模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述含有辅助设备系统的燃料电池系统，包含有限区域电流及温度检测片的燃料电池堆与燃料电池辅助系统设备。
3.根据权利要求2所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池辅助系统设备中安装阴阳两极进气管路的温度、湿度、压力和流量传感器与多个传感器的工控调节器，所述工控调节器为带有温度、湿度、压力、和流量传感器的调节器。
4.根据权利要求2所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池堆阴阳两极电流密度分布和温度分布信息的获取是通过有限区域电流及温度检测片的若干个有限区域电流及温度检测单元进行采集，每个有限区域电流和温度检测单元包含一个电流传感电阻和一个温度传感电阻，电流传感电阻和温度传感电阻的电势差信号可以反映燃料电池阴阳极板每个区域的电流密度分布和温度分布状态；先将其转化为燃料电池堆各个区域的电流密度值和温度值，再将其传入燃料电池云端运行数据库模块。
5.根据权利要求2所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统的进气管路分别设置温度传感器、湿度传感器、压力传感器及流量传感器。
6.根据权利要求2所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池云端运行数据库模块，对直接甲醇燃料电池各项运行数据的采集和本设计的燃料电池的各项运行数据的上传建立起来的云端运行数据库。
7.根据权利要求6所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，建立起来的云端运行数据库中的运行数据，其特征有数据采集速度要
20ms，各单电池信号采集间隔不超过5ms，燃料电池运行参数的实时采集精度≤5%，支持本地储存，储存时间30天，数据每30天更新一次。
8.根据权利要求7所述的一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池监控数据终端模块，监控速度
20ms，该模块支持本地数据存储，存储时间30天。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010797481.9A CN111916803A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010797481.9A CN111916803A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111916803A true CN111916803A (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=73283629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010797481.9A Pending CN111916803A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111916803A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113611903A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-05 | 苏州创智云联智能科技有限公司 | 一种一体式太阳能液流电池系统、控制方法、设备、终端 |
| CN114614056A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-10 | 苏州氢澜科技有限公司 | 一种基于分布式边缘计算的燃料电池系统 |
| CN114843557A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 江苏依科希德能源科技有限公司 | 一种人工智能反馈优化电池组运行系统及其运行方法 |
| CN115360393A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-18 | 上海卓微氢科技有限公司 | 一种提高燃料电池响应速率的控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100233559A1 (en) * | 2007-07-17 | 2010-09-16 | Daimler Ag | Fuel Cell System for a Vehicle, Method for Monitoring a Fuel Cell System |
| CN108258273A (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种水氢电动车 |
| CN108321409A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 吉林大学 | 基于多传感信息的燃料电池系统 |
| CN108321415A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 吉林大学 | 融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法 |
| CN207743335U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-17 | 吉林大学 | 一种燃料电池系统 |
-
2020
- 2020-08-10 CN CN202010797481.9A patent/CN111916803A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100233559A1 (en) * | 2007-07-17 | 2010-09-16 | Daimler Ag | Fuel Cell System for a Vehicle, Method for Monitoring a Fuel Cell System |
| CN108258273A (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种水氢电动车 |
| CN108321409A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 吉林大学 | 基于多传感信息的燃料电池系统 |
| CN108321415A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 吉林大学 | 融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法 |
| CN207743335U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-17 | 吉林大学 | 一种燃料电池系统 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113611903A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-05 | 苏州创智云联智能科技有限公司 | 一种一体式太阳能液流电池系统、控制方法、设备、终端 |
| CN114843557A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 江苏依科希德能源科技有限公司 | 一种人工智能反馈优化电池组运行系统及其运行方法 |
| CN114614056A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-10 | 苏州氢澜科技有限公司 | 一种基于分布式边缘计算的燃料电池系统 |
| CN114614056B (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-26 | 苏州氢澜科技有限公司 | 一种基于分布式边缘计算的燃料电池系统 |
| CN115360393A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-18 | 上海卓微氢科技有限公司 | 一种提高燃料电池响应速率的控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111916803A (zh) | 一种基于云智能监控和边缘计算的燃料电池系统 | |
| CN110970642B (zh) | 一种燃料电池的空气系统控制方法 | |
| CN108344947A (zh) | 一种非侵入式的燃料电池故障诊断方法 | |
| CN114492087B (zh) | 氢储能电站质子交换膜燃料电池故障诊断方法及装置 | |
| CN116683500B (zh) | 一种电化学储能电站有功功率调度方法和系统 | |
| CN116311854B (zh) | 一种锂电池储能站的运行异常预警方法及系统 | |
| CN113299954A (zh) | 控制燃料电池电堆内水含量的方法、装置及设备 | |
| KR102549096B1 (ko) | 탄소중립을 위해 화석연료를 이용하여 생성된 첨두 전력을 줄일 수 있는 발전 제어 시스템 | |
| CN114019392B (zh) | 一种燃料电池系统单片电压一致性和故障干预系统 | |
| KR20230036777A (ko) | 디지털 트윈을 이용한 연료전지 시스템의 에너지 관리시스템 및 방법 | |
| CN111628196A (zh) | 一种燃料电池的空气系统控制方法 | |
| WO2022217734A1 (zh) | 基于微生物燃料电池的水质监测装置 | |
| KR102572167B1 (ko) | 탄소중립을 위해 신재생 에너지를 이용하여 첨두 전력을 줄일 수 있는 발전제어 시스템 | |
| CN116800172A (zh) | 一种光电转换方法及储能系统 | |
| CN112213370A (zh) | 一种氢燃料电池电堆的化学计量灵敏度的检测方法和装置 | |
| CN111894814A (zh) | 一种用于发电系统的故障处理系统及方法 | |
| CN113611903A (zh) | 一种一体式太阳能液流电池系统、控制方法、设备、终端 | |
| CN116393217A (zh) | 一种钢球磨煤机料位的智能监测方法 | |
| CN115117944A (zh) | 一种风电光伏联合发电的功率控制方法 | |
| CN111063923B (zh) | 一种通过微分曲率法判断单片电池故障的方法 | |
| CN117175567B (zh) | 储能电站设备异常定位与可靠性评价方法及系统 | |
| CN116885244A (zh) | 一种氢燃料电池单电池电压均衡方法 | |
| CN115965106A (zh) | 基于短期负荷预测的sofc热电联供系统运行调控方法 | |
| CN113707915B (zh) | 一种可用于燃料电池电堆的水管理控制方法及装置 | |
| CN116317173B (zh) | 一种运用于光伏项目的储能在线监控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201110 |