CN112635800B - 用于估计燃料电池的氢气浓度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于估计燃料电池的氢气浓度的系统。该系统包括：燃料电池，接收氢气和氧气以发电；氢气供应管路，将氢气供应到燃料电池；时间测量单元，测量从燃料电池的运行结束的时间点到燃料电池重新启动的时间点的持续时间；空气量估计单元，使用所测量的持续时间来估计在持续时间期间引入到燃料电池中的空气的量；以及浓度估计单元，基于所测量的持续时间和所估计的引入空气的量来估计燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度。

Description

用于估计燃料电池的氢气浓度的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于估计燃料电池的氢气浓度的系统和方法，并且更特别地，涉及一种在燃料电池关闭的状态下更精确地估计燃料电池的阳极(anode)侧的氢气浓度的技术。
背景技术
燃料电池使用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化学能转换成电能，并且燃料电池包括产生电能的燃料电池堆、冷却燃料电池堆的冷却系统等。换句话说，将氢气供应到燃料电池的阳极，并且在阳极中进行氢气的氧化反应，以产生质子(proton)和电子(electron)。产生的质子和电子通过电解质膜和双极板移动到阴极(cathode)。在阴极中，通过从阳极移动的质子和电子以及空气中的氧气参与的电化学反应产生水，并且这种电子的流动产生电能。
特别地，供应到燃料电池的阳极的氢气浓度需要保持在适当的水平，因此在氢气供应管路中进行适当的氢气净化控制。通常进行氢气净化控制来实时估计氢气浓度并将氢气浓度保持在适当的水平。根据现有技术，由于难以测量燃料电池的阳极侧的氢气浓度，因此使用了利用阳极侧的初始氢气浓度来连续地估计氢气浓度的技术。然而，在燃料电池启动时，难以精确地估计阳极侧初始氢气浓度。特别地，在启动的初始阶段过量供应氢气以补偿不足的估计精度，这导致了燃料效率下降。
被描述为相关技术的内容仅仅是为了帮助理解本公开的背景而提供，并且不应被认为对应于本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于估计燃料电池的氢气浓度的系统和方法，在燃料电池关闭的状态下，通过基于阳极侧的氢气浓度的变化更精确地估计燃料电池启动时的初始氢气浓度来提高精度。
根据本公开的示例性实施例，一种用于估计燃料电池的氢气浓度的系统可以包括：燃料电池，接收氢气和氧气以发电；氢气供应管路，将从燃料电池排出的氢气再循环并将氢气供应到燃料电池；时间测量单元，被配置为测量从燃料电池的运行结束的时间点到燃料电池重新启动的时间点的持续时间；空气量估计单元，被配置为使用由时间测量单元测量的持续时间来估计在持续时间期间引入到燃料电池中的空气的量；以及浓度估计单元，被配置为基于由时间测量单元测量的持续时间和由空气量估计单元估计的引入空气的量来估计燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度。
空气量估计单元可以被配置为测量燃料电池重新启动时氢气供应管路中的气体的压力，并且基于所测量的氢气供应管路中的气体的压力来估计引入到燃料电池的阴极侧的空气的量。空气量估计单元可以被配置为使用基于所测量的持续时间的基准压力和所测量的氢气供应管路中的气体的压力之间的差来估计引入空气的量。
在没有将空气引入到燃料电池中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池的运行结束的时间点的燃料电池的运行温度来预先映射(pre-map)基准压力。浓度估计单元可以被配置为通过将由空气量估计单元估计的引入空气的量反映到基于所测量的持续时间的基准浓度来估计最终浓度。
在没有将空气引入到燃料电池中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池的运行结束的时间点的燃料电池的运行温度来预先映射基准浓度。浓度估计单元可以被配置为通过将燃料电池重新启动之后在燃料电池的阳极和阴极之间穿过(cross over)的氢气的量与净化的氢气的量反映到所估计的燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度来监测氢气供应管路中的氢气浓度。
根据本公开的另一示例性实施例，一种用于估计燃料电池的氢气浓度的方法可以包括：测量从燃料电池的运行结束的时间点到燃料电池重新启动的时间点的持续时间；使用所测量的持续时间来估计在持续时间期间引入到燃料电池中的空气的量；以及基于所测量的持续时间和所估计的引入空气的量来估计燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度。
该方法可以进一步包括：在估计引入到燃料电池中的空气的量之前，测量燃料电池重新启动时氢气供应管路中的气体的压力。在估计引入到燃料电池中的空气的量时，可以使用基于所测量的持续时间的基准压力和在测量气体的压力时所测量的氢气供应管路中的气体的压力之间的差来估计引入到燃料电池的阴极侧的空气的量。
在估计引入到燃料电池中的空气的量时，当所测量的持续时间等于或大于预设时间时，可以在假设空气供应管路的切断区域和氢气供应管路构成单个封闭系统的情况下，估计引入到燃料电池中的空气的量。该方法可以进一步包括：在测量持续时间之前，存储燃料电池的运行温度。在没有将空气引入到燃料电池中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池的运行结束的时间点的燃料电池的运行温度来预先映射基准压力。
在估计氢气供应管路中的氢气浓度时，可以通过将在估计引入到燃料电池中的空气的量时所估计的引入空气的量反映到基于所测量的持续时间的基准浓度来估计最终浓度。该方法可以进一步包括：在测量持续时间之前，存储燃料电池的运行温度。在没有将空气引入到燃料电池中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池的运行结束的时间点的燃料电池的运行温度来预先映射基准浓度。
此外，该方法可以包括：在估计氢气供应管路中的氢气浓度之后，通过将燃料电池重新启动之后在燃料电池的阳极和阴极之间穿过的氢气的量与净化的氢气的量反映到所估计的燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度来监测氢气供应管路中的氢气浓度。在监测氢气供应管路中的氢气浓度时，可以通过使用所估计的燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度来估计燃料电池重新启动时氮气和蒸气的浓度，并且通过将穿过的氮气和蒸气的量与净化的氮气和蒸气的量分别反映到所估计的氮气和蒸气的浓度，而监测氢气供应管路中的氢气浓度。
附图说明
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池的氢气浓度的系统的配置的示图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池的氢气浓度的方法的流程图；
图3示出根据本公开的示例性实施例的根据持续时间的氢气供应管路的压力图；以及
图4示出根据本公开的示例性实施例的根据持续时间的氢气供应管路的氢气浓度图。
具体实施方式
理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种船只和舰船的水运工具，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢气动力车辆和其它替代燃料(例如，除石油以外的资源衍生的燃料)车辆。
尽管将示例性实施例描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是理解的是，示例性过程也可以由一个或多个模块来执行。此外，理解的是，术语“控制器”/“控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储模块，处理器被特别配置为执行所述模块以执行在下面进一步描述的一个或多个过程。
此外，本公开的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质中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、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)分布在与网络联接的计算机系统中，从而使计算机可读介质以分布式方式存储和执行。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指定所述特征、整数、步骤、运行、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、运行、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意一个和所有组合。
除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以被理解为上述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确，否则本文提供的所有数值由术语“约”进行修饰。
将仅提供特定的结构和功能性的描述以描述在本说明书或本申请中公开的本公开的各个示例性实施例。因此，可以以各种形式来实现本公开的示例性实施例，并且本公开将不被解释为限于在本说明书或本申请中描述的示例性实施例。
由于本公开的示例性实施例可以进行各种修改并且可以具有多种形式，因此将在附图中示出并且将在本说明书或本申请中详细描述特定实施例。然而，将理解的是，本公开不限于特定实施例，而是包括本公开的精神和范围中所包括的所有修改实施例、等同实施例和替换实施例。
诸如“第一”、“第二”等术语可以用于描述各种组件，但是这些组件将不被解释为限于这些术语。这些术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，“第一”组件可以被称为“第二”组件，并且“第二”组件也可以被类似地称为“第一”组件。
将理解的是，当一个元件被称为“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可以直接连接到或直接联接到另一元件，或者可以在这两个元件之间有其它元件的情况下连接到或联接到另一元件。另一方面，应理解的是，当一个元件被称为“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，该元件可以在这两个元件之间没有其它元件的情况下连接到或联接到另一元件。描述组件之间的关系的其它表达，即，“在……之间”、“直接在……之间”、“与……相邻”、“与……直接相邻”等应被类似地解释。在本说明书中使用的术语仅仅用于描述特定实施例而不是限制本公开。
除非另外指出，否则将理解的是，说明书中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本领域技术人员所理解的含义相同的含义。必须理解的是，词典中定义的术语与相关技术的语境中的含义相同，并且除非上下文另有明确规定，否则不应进行理想或过度形式地定义。
下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。每个附图中示出的相同的附图标记表示相同的组件。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池10的氢气浓度的系统的配置的示图。参照图1，根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池10的氢气浓度的系统可以包括：燃料电池10，接收氢气和氧气以发电；氢气供应管路20，将从燃料电池10排出的氢气再循环并将氢气供应到燃料电池10；时间测量单元40，被配置为测量从燃料电池10的运行结束的时间点到燃料电池10重新启动的时间点的持续时间；空气量估计单元50，被配置为使用所测量的持续时间来估计在持续时间期间引入到燃料电池10中的空气的量；以及浓度估计单元70，被配置为基于所测量的持续时间和所估计的引入空气的量来估计燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度。值得注意的是，系统的各个单元可以由具有处理器和存储器的控制器来操作。此外，各个单元可以包括由控制器操作的传感器，其中控制器被特别编程以操作这些单元。
燃料电池10可以是包括膜电极组件(MEA)的燃料电池10堆。空气中的氧气与氢气可以在燃料电池10中彼此进行化学反应以产生电能。氢气供应管路20可以连接到燃料电池10的阳极以将氢气供应到燃料电池10。特别地，氢气供应管路20可以被连接为使得从燃料电池10的出口排出的氢气被再循环到燃料电池10的入口。空气量估计单元50可以被配置为测量燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的气体的压力，并且基于所测量的氢气供应管路20中的气体的压力来估计引入到燃料电池10的阴极侧的空气的量。
氢气供应管路20可以包括被配置为测量氢气供应管路20中的压力的压力传感器21。空气量估计单元50可以被配置为使用基于所测量的持续时间的基准压力和所测量的氢气供应管路20中的气体的压力之间的差来估计引入空气的量。在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池10的运行温度来预先映射基准压力。特别地，燃料电池10的运行温度可以是运行结束的时间点的温度。
根据本公开的示例性实施例的时间测量单元40、空气量估计单元50、浓度估计单元70和净化控制器80可以通过被配置为存储数据的非暂时性存储器(未示出)和被配置为通过使用存储在存储器中的数据执行下文所述的操作的处理器(未示出)来实现，其中数据与被配置为执行车辆中的各个组件的操作的算法或再现算法的软件指令有关。在此，存储器和处理器可以被实现为单独的芯片。可选地，存储器和处理器可以被实现为彼此集成的单个芯片。处理器可以采用一个或多个处理器的形式。
浓度估计单元70可以被配置为通过将由空气量估计单元50估计的引入空气的量反映到基于所测量的持续时间的基准浓度来估计最终浓度。在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池10的运行温度来预先映射基准浓度。特别地，燃料电池10的运行温度可以是运行结束的时间点的温度。浓度估计单元70可以被配置为通过将燃料电池10重新启动之后在燃料电池10的阳极和阴极之间穿过的氢气的量与净化的氢气的量反映到所估计的燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度来监测氢气供应管路20中的氢气浓度。
净化控制器80可以被配置为使用由浓度估计单元70监测的氢气供应管路20中的氢气浓度来控制氢气供应管路20的净化。特别地，净化控制器80可以被配置为通过打开位于燃料电池10的出口附近的氢气供应管路20的净化阀22来控制净化。通过将净化阀22打开而执行的净化控制，将氢气供应管路20中包括氢气的气体排出到外部。
当执行净化控制时，可以将氢气供应管路20中包括诸如氮气的杂质的气体排出到外部，并且供应纯氢气，从而可以保持氢气供应管路20中的氢气浓度。根据示例性实施例，净化控制器80可以被配置为当由浓度估计单元70估计的氢气供应管路20中的氢气浓度等于或小于预设氢气浓度(例如，约60％)时控制净化阀22以将净化阀22打开。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法的流程图。可以由控制器执行下文描述的方法。参照图2，根据本公开的示例性实施例的用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以包括：测量从燃料电池10的运行结束的时间点到燃料电池10重新启动的时间点的持续时间(S300)；使用所测量的持续时间来估计在持续时间期间引入到燃料电池10中的空气的量(S600)；以及基于所测量的持续时间和所估计的引入空气的量来估计燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度(S700)。
根据现有技术，当燃料电池10的运行根据燃料电池10或使用燃料电池10的车辆的关闭(turn-off)信号而结束时，根据基于直到燃料电池10重新启动的持续时间的氢气浓度图，估计燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度。尽管在燃料电池10的运行结束(S100)的状态下，控制燃料电池10的空气供应管路30而将空气供应管路30封闭，但是空气供应管路30的空气供应阀31或空气切断阀32中可能发生空气泄漏，并且每种产品的空气泄漏量可能大不相同。
因此，根据本公开，可以在燃料电池10的运行结束的状态下估计引入到燃料电池10中的空气的量，并且可以通过反映所估计的引入空气的量来估计燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度，从而更精确地估计氢气浓度。在测量持续时间(S300)时，可以计数从燃料电池10的运行结束(S100)的时间点到燃料电池10重新启动(S400)的时间点的持续时间以测量持续时间。燃料电池10运行结束的时间点可以是燃料电池10的空气供应被切断的时间点。
更具体地，用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以进一步包括：在估计引入到燃料电池10中的空气的量之前，测量燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的气体的压力(S500)。在估计引入到燃料电池10中的空气的量时，可以使用基于所测量的持续时间的基准压力和在测量气体的压力(S500)时所测量的氢气供应管路20中的气体的压力之间的差来估计引入到燃料电池10的阴极侧的空气的量。
特别地，在估计引入到燃料电池10中的空气的量(S600)时，当所测量的持续时间等于或大于预设时间时，可以在假设空气供应管路30的切断区域和氢气供应管路20构成单个封闭系统的情况下，估计引入到燃料电池10中的空气的量。预设时间可以是例如约一小时。当所测量的持续时间等于或大于预设时间时，由于燃料电池10的阳极和阴极之间的气体穿过，阳极侧的气体组成和阴极侧的气体组成可以变得彼此基本相同。特别地，可以假设残余的氧气被消耗并且氢气供应管路20与空气供应管路30的切断区域中的氢气、氮气和蒸气的量保持恒定。此外，可以假设在所测量的持续时间等于或大于预设时间的情况下，即使当空气从外部引入到燃料电池10的阴极侧时，空气也在单个封闭系统内扩散。
图3示出根据本公开的示例性实施例的根据持续时间的氢气供应管路20的压力图。参照图3，用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以进一步包括：在测量持续时间(S300)之前，存储燃料电池10的运行温度(S200)。特别地，燃料电池10的运行温度可以是运行结束的时间点的温度。
具体地，可以通过温度传感器11测量燃料电池10的运行温度。根据示例性实施例，可以通过使用温度传感器11测量排出到燃料电池10的出口的冷却剂的温度来估计燃料电池10的运行温度。在存储燃料电池10的运行温度(S200)时，可以在燃料电池10的运行结束而燃料电池10的空气供应被切断的时间点将燃料电池10的运行温度存储在存储器60中。
在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池10的运行温度来预先映射存储在存储器60中的基准压力。特别地，燃料电池10的运行温度可以是运行结束的时间点的温度。在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，由于当燃料电池10的运行结束时，氢气供应管路20和空气供应管路30的切断区域完全封闭，因此可以通过实验等预先映射基准压力。燃料电池10的运行温度越高，蒸气的分压减小越多，因此在燃料电池10的运行结束之后的初始阶段，氢气供应管路20中的压力可以显著降低。
如图3所示，燃料电池10的运行温度越高，在燃料电池10运行的状态下蒸气压力越高，并且当氢气供应管路20的温度由于燃料电池10的运行结束而降低时，冷凝蒸气的量可以显著增加，从而压力可以显著降低。
因此，可以基于运行结束之后的持续时间并且还基于燃料电池10的运行结束的时间点的燃料电池10的运行温度来预先映射基准压力。更具体地，当所测量的氢气供应管路20中的气体的压力等于或小于基准压力时，可以将引入到燃料电池10中的空气的量确定为0。
此外，当所估计的引入到燃料电池10中的空气的量为0时，在估计氢气供应管路20中的氢气浓度(S700)时，可以将氢气供应管路20中的氢气浓度估计为预先存储在存储器60中的基准浓度。另一方面，当所测量的氢气供应管路20中的气体的压力大于基准压力时，可以估计引入到燃料电池10中的空气的量。
根据示例性实施例，假设在没有从外部引入空气的情况下，燃料电池10的内部的气体的量为nTot mol，则在x mol的空气从外部引入到燃料电池10中的情况下，燃料电池10的内部的气体的量可以为nTot+x mol。
特别地，燃料电池10的内部可以是被假设构成单个封闭系统的空气供应管路30的切断区域和氢气供应管路20的内部。
此外，在没有从外部引入空气的状态下，由于残留的氧气被完全消耗，因此燃料电池10的内部的气体的量可以如以下方程式所表示的被表示为氮气、氢气与蒸气的量的和。
此外，当假设从外部引入的空气中氧气浓度和氮气浓度分别为约20％和80％时，燃料电池10的内部的气体的量可以由以下方程式表示。
nTot+X＝nTot-0.4x+0.4x+0.2x+0.8x
特别地，当0.4x mol的氢气和0.2x mol的氧气彼此反应时产生水，因此在引入xmol的空气的情况下，除去0.4x mol的氢气和0.2x mol的氧气，从而燃料电池10的内部的气体的量可以增加0.4x mol。
换句话说，当将x mol的气体引入到燃料电池10中时，氮气的量增加0.8x mol，氢气的量减少0.4x mol，从而燃料电池10中包含的气体的总量可以如下所示增加。
nTot-0.4x+0.8x
nTot+0.4x
因此，所测量的重新启动时氢气供应管路20中的气体的压力P'和基准压力P可以分别由以下方程式表示。特别地，Vst可以表示被假设构成单个封闭系统的空气供应管路30的切断区域和氢气供应管路20的内部的体积，R可以表示气体常数，T可以表示重新启动时氢气供应管路20的内部的温度(或燃料电池10的温度)。
因此，所测量的重新启动时氢气供应管路20中的气体的压力P'和基准压力P之间的压力差ΔP可以由以下方程式表示，并且可以如下所示估计引入到燃料电池10中的空气的量(x mol)。
图4示出根据本公开的示例性实施例的根据持续时间的氢气供应管路20的氢气浓度图。参照图4，在估计氢气供应管路20中的氢气浓度(S700)时，可以通过将由空气量估计单元50所估计的引入空气的量反映到基于所测量的持续时间的基准浓度来估计最终浓度。
特别地，用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以进一步包括：在测量持续时间(S300)之前，存储燃料电池10的运行结束的时间点的燃料电池10的运行温度，其中在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，可以基于持续时间和燃料电池10的运行结束的时间点的燃料电池10的运行温度来预先映射基准浓度。
由于当燃料电池10的运行结束时，氢气供应管路20和空气供应管路30的切断区域完全封闭，因此在没有将空气引入到燃料电池10中的状态下，可以通过实验等预先映射基准浓度。燃料电池10的运行结束的时间点的燃料电池10的运行温度越高，氢气的基准浓度降低越多。蒸气的分压可以导致这种现象。
在估计氢气供应管路20中的氢气浓度(S700)时，可以通过将所估计的引入空气的量反映到基准浓度来估计最终浓度。可以如下所示通过使用所估计的引入到燃料电池10中的空气的量(x mol)来校正氮气的基准量和氢气的基准量/>而获得氮气的最终量和氢气的最终量。
可以使用与封闭系统的压力和体积有关的气体方程式根据氢气的基准浓度计算氢气的基准量并且可以通过从气体的总量中减去氢气的基准量/>和蒸气的量来计算氮气的基准量/>
特别地，可以如下所示估计通过反映所估计的引入到燃料电池10中的空气的量(xmol)而获得的氢气的最终浓度(H2-Cnc)。
用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以进一步包括：在估计氢气供应管路20中的氢气浓度(S700)之后，通过将燃料电池10重新启动之后在燃料电池10的阳极和阴极之间穿过的氢气的量与净化的氢气的量反映到所估计的燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度来监测氢气供应管路20中的氢气浓度(S800)。
特别地，在监测氢气供应管路20中的氢气浓度(S800)时，可以通过使用所测量的燃料电池10重新启动时氢气供应管路20中的氢气浓度来估计燃料电池10重新启动时氮气和蒸气的浓度，并且通过将穿过的氮气和蒸气的量与净化的氮气和蒸气的量分别反映到所估计的氮气和蒸气的浓度，来监测氢气供应管路20中的氢气浓度。
可以使用通过从氢气供应管路20中的气体的总量中减去氮气的量和蒸气的量而计算的氢气的量来监测氢气供应管路20中的氢气浓度。可以使用如下与氢气供应管路20中的气体的压力P、体积V和温度T相关的理想气体方程式来估计氢气供应管路20中的气体的总量(nAn)。
其中，R表示气体常数8.314J/molK。
气体扩散速率(rate)可以与燃料电池10堆的电解质膜的厚度成反比，并且可以与阳极和阴极之间的气体分压的差成正比。具体地，可以通过应用如下的FICK定律(扩散定律)来计算穿过的气体的量。
其中，表示气体的质量扩散速率(g/s)，A表示扩散面积，D表示气体的扩散系数，x表示扩散距离，c表示气体的浓度，R表示通用气体常数(8.314J/molK)，P表示气体的压力，T表示气体的温度，M表示气体的摩尔质量(g/mol)。这可以如下表示。
其中，是气体的扩散速率(mol/s)。
换句话说，可以使用以下方程式来计算穿过燃料电池10的电解质膜的气体的量。
其中，表示氮气的扩散速率，P表示压力(kPa)，R表示气体常数(8.314J/molK)，T表示温度(K)，D表示扩散系数，A表示电解质膜的面积，δ表示电解质膜的厚度，PCa,N2表示燃料电池10的阴极侧的氮气的分压，PAn,N2表示燃料电池10的阳极侧的氮气的分压。
其中，表示蒸气的扩散速率，P表示压力(kPa)，R表示气体常数(8.314J/molK)，T表示温度(K)，D表示扩散系数，A表示电解质膜的面积，δ表示电解质膜的厚度，PCa,V表示燃料电池10的阴极侧的蒸气的分压，PAn,V表示燃料电池10的阳极侧的蒸气的分压。
与氮气和蒸气不同，氢气可以从燃料电池10的阳极穿过到阴极。
其中，表示氢气的扩散速率，P表示压力(kPa)，R表示气体常数(8.314J/molK)，T表示温度(K)，D表示扩散系数，A表示电解质膜的面积，δ表示电解质膜的厚度，PAn，H2表示燃料电池10的阳极侧的氢气的分压，PCa，H2表示燃料电池10的阴极侧的氢气的分压。
此外，气体的扩散速率可以与气体的扩散系数成正比，并且气体的扩散系数可以基于位于燃料电池10的阳极和阴极之间的电解质膜中包含的水的量与温度而变化。可以使用固定的常数值作为气体的扩散系数D。然而，也可以使用基于诸如劣化程度和温度的燃料电池10的状态而变化的值来进一步提高精度。更具体地，可以使用基于位于燃料电池10的阳极和阴极之间的电解质膜中包含的水的量与温度而变化的值来计算气体的扩散系数D。此外，可以使用随着电解质膜劣化而变化的值来计算气体的扩散系数D。
气体的净化速率可以与阳极侧的气体的压力(PAn)和外部气体的压力(Pout)之间的差成正比。外部气体的压力(Pout)可以是阴极侧的气体的压力。具体的方程式可以如下。
其中，作为净化增益值的C可以基于净化周期、净化时净化阀22的打开度、净化阀22的打开时间等来确定。
特别地，可以使用以下方程式来计算每种气体的净化速率(氮气的净化速率蒸气的净化速率/>和氢气的净化速率
可以预测氢气供应管路20中的氮气和蒸气的初始量中的每一个，并且可以计算从阳极穿过的氮气和蒸气的量以及净化的氮气和净化的蒸气的量中的每一个，从而基于所预测的氮气的初始量、穿过的氮气的量和净化的氮气的量来计算氢气供应管路20中当前的氮气的量，并且基于所预测的蒸气的初始量、穿过的蒸气的量和净化的蒸气的量来计算氢气供应管路20中当前的蒸气的量。
换句话说，可以通过利用上述方程式将根据初始量的单位时间的扩散速率和净化速率、经过时间进行积分来计算当前的氮气的量和当前的蒸气的量。可以通过从氢气供应管路20中的气体的量中减去当前的氮气的量和当前的蒸气的量来计算当前的氢气的量。因此，可以在假设氢气供应管路20中的气体浓度恒定的情况下，通过计算氢气供应管路20中的气体的量、当前的氮气的量、当前的蒸气的量和当前的氢气的量来监测氢气供应管路20中的氢气浓度。
因此，可以通过使用氮气的量和蒸气的量来计算由于氢气和氧气反应等而难以估计的氢气浓度而连续监测氢气浓度。此外，用于估计燃料电池10的氢气浓度的方法可以进一步包括：基于所监测的氢气供应管路20中的氢气浓度来控制净化(S900)。
在控制净化(S900)时，当氢气供应管路20中的氢气浓度等于或小于预定浓度时，可以控制净化阀22以将净化阀22打开。因此，可以更精确地估计氢气浓度，从而可以防止不必要的净化并适当地控制净化以使氢气浓度保持在预定水平以上。因此，可以提高燃料电池10的燃料效率和耐久性。
在根据本公开的用于估计燃料电池的氢气浓度的系统和方法中，可以更精确地估计燃料电池的运行停止之后重新启动时的氢气浓度。此外，可以提高在燃料电池的运行期间估计氢气浓度的精度，从而可以提高燃料电池的耐久性和燃料效率。
尽管已经针对特定实施例示出和描述了本公开，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书所限定的本公开的思想和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种用于估计燃料电池的氢气浓度的系统，包括：
所述燃料电池，接收氢气和氧气以发电；
氢气供应管路，将从所述燃料电池排出的氢气再循环并将氢气供应到所述燃料电池；
时间测量单元，测量从所述燃料电池的运行结束的时间点到所述燃料电池重新启动的时间点的持续时间；
空气量估计单元，通过使用由所述时间测量单元测量的所述持续时间来估计在所述持续时间期间引入到所述燃料电池中的空气的量；以及
浓度估计单元，基于测量的所述持续时间和估计的引入空气的量来估计所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的氢气浓度，
其中，所述空气量估计单元测量所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的气体的压力，并基于测量的所述氢气供应管路中的气体的压力来估计引入到所述燃料电池的阴极侧的空气的量，
其中，所述空气量估计单元使用基于测量的所述持续时间的基准压力和测量的所述氢气供应管路中的气体的压力之间的差来估计引入空气的量，
其中，在没有将空气引入到所述燃料电池中的状态下，基于所述持续时间和所述燃料电池的运行温度来预先映射所述基准压力，以及
其中所述浓度估计单元通过将估计的引入空气的量反映到基于测量的所述持续时间的基准浓度来估计最终浓度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
在没有将空气引入到所述燃料电池中的状态下，基于所述持续时间和所述燃料电池的运行温度来预先映射所述基准浓度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述浓度估计单元通过将所述燃料电池重新启动之后在所述燃料电池的阳极和阴极之间穿过的氢气的量与净化的氢气的量反映到估计的所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的氢气浓度来监测所述氢气供应管路中的氢气浓度。
4.一种用于估计燃料电池的氢气浓度的方法，包括：
测量从所述燃料电池的运行结束的时间点到所述燃料电池重新启动的时间点的持续时间；
使用测量的所述持续时间来估计在所述持续时间期间引入到所述燃料电池中的空气的量；以及
基于测量的所述持续时间和估计的引入空气的量来估计所述燃料电池重新启动时氢气供应管路中的氢气浓度，
其中，所述方法还包括：
在估计引入到所述燃料电池中的空气的量之前，测量所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的气体的压力，其中在估计引入到所述燃料电池中的空气的量时，使用基于测量的所述持续时间的基准压力和在测量气体的压力时测量的所述氢气供应管路中的气体的压力之间的差来估计引入到所述燃料电池的阴极侧的空气的量；以及
在测量所述持续时间之前，存储所述燃料电池的运行温度，其中在没有将空气引入到所述燃料电池中的状态下，基于所述持续时间和所述燃料电池的运行温度来预先映射所述基准压力，
其中在估计所述氢气供应管路中的氢气浓度时，通过将在估计引入到所述燃料电池中的空气的量时估计的引入空气的量反映到基于测量的所述持续时间的基准浓度来估计最终浓度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
在估计引入到所述燃料电池中的空气的量时，当测量的所述持续时间等于或大于预设时间时，在假设空气供应管路的切断区域和所述氢气供应管路构成单个封闭系统的情况下，估计引入到所述燃料电池中的空气的量。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
在测量所述持续时间之前，存储所述燃料电池的运行温度，
其中在没有将空气引入到所述燃料电池中的状态下，基于所述持续时间和所述燃料电池的运行温度来预先映射所述基准浓度。
7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
在估计所述氢气供应管路中的氢气浓度之后，通过将所述燃料电池重新启动之后在所述燃料电池的阳极和阴极之间穿过的氢气的量与净化的氢气的量反映到估计的所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的氢气浓度来监测所述氢气供应管路中的氢气浓度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
在监测所述氢气供应管路中的氢气浓度时，通过使用估计的所述燃料电池重新启动时所述氢气供应管路中的氢气浓度来估计所述燃料电池重新启动时氮气和蒸气的浓度，并且通过将穿过的氮气和蒸气的量与净化的氮气和蒸气的量分别反映到估计的氮气和蒸气的浓度，而监测所述氢气供应管路中的氢气浓度。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114665130A (zh) * 2022-04-29 2022-06-24 北京亿华通科技股份有限公司 一种长寿命氢燃料电池电堆装置及其控制方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005085536A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN1674340A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 日产自动车株式会社 燃料电池系统
JP2006038624A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Nissan Motor Co Ltd ガス濃度検出装置及び燃料電池発電装置
JP2007213827A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP2009211919A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
DE102010047526A1 (de) * 2009-10-09 2011-05-05 GM Global Technology Operations LLC, Detroit Online-Verfahren zum Schätzen der Wasserstoffkonzentrationsschätzung in Brennstoffzellensystemen bei Außerbetriebnahme und Inbetriebnahme
CN103137993A (zh) * 2013-03-12 2013-06-05 上海新源动力有限公司 一种降低燃料电池系统尾排氢气峰值浓度的装置
JP2014026923A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの起動方法
CN108899563A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 湖州归谷信息科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池管理系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7282286B2 (en) * 2002-11-28 2007-10-16 Honda Motor Co., Ltd. Start-up method for fuel cell
CA2597119C (en) * 2005-06-13 2013-04-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell start-up control system
JP4984543B2 (ja) * 2005-07-21 2012-07-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP5164014B2 (ja) * 2006-03-28 2013-03-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
EP2132819B1 (en) * 2006-12-27 2012-05-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system
JP5123568B2 (ja) * 2007-05-31 2013-01-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその空気流量制御方法
JP5057284B2 (ja) * 2007-07-27 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
KR20120061282A (ko) * 2010-12-03 2012-06-13 현대자동차주식회사 연료전지 시스템 시동 장치 및 방법
KR101459815B1 (ko) 2011-11-30 2014-11-12 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 수소농도 제어 장치 및 방법
US20130149628A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of estimating amiount of liquid water in fuel cell, method of estimating amount of liquid water discharged from fuel cell, estimation apparatus of liquid water amount in fuel cell and fuel cell system
GB2518681B (en) * 2013-09-30 2021-08-25 Intelligent Energy Ltd Anode bleed control in a fuel cell stack
US10340540B2 (en) * 2014-10-28 2019-07-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and method thereof
KR102532330B1 (ko) * 2017-12-12 2023-05-16 현대자동차주식회사 연료전지의 수소 농도 추정방법 및 시스템

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005085536A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN1674340A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 日产自动车株式会社 燃料电池系统
JP2006038624A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Nissan Motor Co Ltd ガス濃度検出装置及び燃料電池発電装置
JP2007213827A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP2009211919A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
DE102010047526A1 (de) * 2009-10-09 2011-05-05 GM Global Technology Operations LLC, Detroit Online-Verfahren zum Schätzen der Wasserstoffkonzentrationsschätzung in Brennstoffzellensystemen bei Außerbetriebnahme und Inbetriebnahme
JP2014026923A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの起動方法
CN103137993A (zh) * 2013-03-12 2013-06-05 上海新源动力有限公司 一种降低燃料电池系统尾排氢气峰值浓度的装置
CN108899563A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 湖州归谷信息科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池管理系统

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