【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池，具體涉及一種燃料電池運行狀態計算方法。
技術介紹
1、燃料電池系統在運行過程中，當系統所處環境、操作條件、系統狀態等產生變化時，會導致燃料電池的狀態發生變化，使燃料電池處于非健康運行狀態，長時間以非健康狀態運行會使燃料電池性能持續衰減，進而導致燃料電池系統受損，影響燃料電池使用壽命。因此實時監控燃料電池系統的運行狀態，及時調整操作條件保證燃料電池系統處于健康運行狀態，對提升燃料電池系統可靠性及耐久性具有深遠意義。
2、現有燃料電池系統運行過程中，通常需要布置多個傳感器來監控燃料電池系統運行狀態，從而保證燃料電池系統運行的穩定性，上述方法不僅導致燃料電池在安裝時由于自身具有過多傳感器而使其裝配復雜度升高，也提高了燃料電池系統的運行成本。
3、燃料電池的健康狀態主要反映在其單體電壓上，過干、過濕、缺氣等不良操作條件及機械損傷等因素均會使燃料電池的單體電壓發生改變。因此，如果要診斷燃料電池的狀態或依靠單體電壓進行燃料電池系統控制，就需要知道燃料電池的單體電壓，配合使用燃料電池和巡檢。燃料電池電堆巡檢(cvm)通過采集燃料電池單體電壓(或電堆總電壓)信號，并將其發送到燃料電池系統控制器，通過對單體電壓信號的檢查，來判斷燃料電池的工作狀態，并做對應的控制操作。
4、因此，亟待設計一種燃料電池運行狀態計算方法，解決上述現有技術存在的問題。
技術實現思路
1、為達上述目的，本專利技術提供了一種燃料電池運行狀態計算方法，本專利技術采用了如
2、一種燃料電池運行狀態計算方法，所述計算方法包括如下步驟：
3、s1.使用燃料電池電堆巡檢采集燃料電池電堆單體電池電壓，并將單體電池電壓記為vn，其中n為電堆巡檢編號，n的取值范圍為{1，2，3，……，m}，其中m為燃料電池電堆單體電池的個數，燃料電池電堆前后單體電池的電壓差δvk表示為：
4、δvk＝vn+1-vn?(1)；
5、其中，k＝n，且此處n的取值范圍為{1，2，3，……，(m-1)}，將δvk歸一化處理，得到電壓趨勢數列vtk；
6、s2.使用燃料電池電堆巡檢，按步驟s1所述方法，計算得到燃料電池電堆分別在高冷卻液溫度、低冷卻液溫度、高陰極濕度、低陰極濕度、高陽極背壓、低陽極背壓、高陰極計量比、低陰極計量比、高陽極計量比、低陽極計量比條件下運行時的電壓趨勢數列vtk；
7、s3.設置目標運行狀態參照組，使用燃料電池電堆巡檢，按步驟s1所述方法，計算得到燃料電池電堆在目標操作條件下運行時的電壓趨勢數列vtk_ref；使目標操作條件下運行時的電壓趨勢數列vtk_ref分別與高冷卻液溫度、低冷卻液溫度、高陰極濕度、低陰極濕度、高陽極背壓、低陽極背壓、高陰極計量比、低陰極計量比、高陽極計量比、低陽極計量比條件下運行時的電壓趨勢數列vtk做差，得到參考電壓趨勢數列差δvtk_ref；
8、s4.當燃料電池系統實際運行時，使用燃料電池電堆巡檢，按步驟s1所述方法，實時計算得到燃料電池電堆在現行條件下運行時的電壓趨勢數列vtk_now；使現行條件下運行時的電壓趨勢數列vtk_now分別與高冷卻液溫度、低冷卻液溫度、高陰極濕度、低陰極濕度、高陽極背壓、低陽極背壓、高陰極計量比、低陰極計量比、高陽極計量比、低陽極計量比條件下運行時的電壓趨勢數列vtk做差，得到現行電壓趨勢數列差δvtk_now；
9、s5.對步驟s3得到的多個參考電壓趨勢數列差δvtk_ref分別進行歸一化處理，將結果數列記為對比參考電壓趨勢數列vttk_ref，具體處理方法如下：
10、
11、隨后，將對比參考電壓趨勢數列vttk_ref按下式計算，將結果記為參考電壓趨勢率vtr_ref，具體公式如下：
12、
13、s6.對步驟s4得到的多個現行電壓趨勢數列差δvtk_now分別進行歸一化處理，將結果數列記為對比現行電壓趨勢數列vttk_now，具體處理方法如下：
14、
15、隨后，將對比現行電壓趨勢數列vttk_now按下式計算，將結果記為現行電壓趨勢率vtr_now，具體公式如下：
16、
17、s7.分別將高冷卻液溫度、低冷卻液溫度、高陰極濕度、低陰極濕度、高陽極背壓、低陽極背壓、高陰極計量比、低陰極計量比、高陽極計量比、低陽極計量比對應的現行電壓趨勢率vtr_now與參考電壓趨勢率vtr_ref作差，結果記為δvtr；
18、s8.將高冷卻液溫度對應的δvtr與低冷卻液溫度對應的δvtr作差后，取其絕對值記為δvtr_temp；將高陰極濕度對應的δvtr與低陰極濕度對應的δvtr作差后，取其絕對值記為δvtr_hr；將高陽極背壓對應的δvtr與低陽極背壓對應的δvtr作差后，取其絕對值記為δvtr_press；將高冷卻液溫度對應的δvtr與低冷卻液溫度對應的δvtr作差后，取其絕對值記為δvtr_casr；將高冷卻液溫度對應的δvtr與低冷卻液溫度對應的δvtr作差后，取其絕對值記為δvtr_ansr；
19、s9.比較δvtr_temp、δvtr_hr、δvtr_press、δvtr_casr和δvtr_ansr，其中，值最大的表示該值對應的運行條件出現問題，隨后比較該運行條件下對應的兩種δvtr，δvtr值更小的表示該對應條件即為問題點；并根據計算結果調節燃料電池電堆運行條件，使燃料電池電堆回到健康運行狀態。
20、進一步的，所述步驟s1中將δvk歸一化處理，得到電壓趨勢數列vtk，具體處理方法如下：
21、
22、進一步的，所述步驟s2中，高冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_temp_max、低冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_temp_min、高陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_hr_max、低陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_hr_min、高陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_press_max、低陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_press_min、高陰極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_casr_max、低陰極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_casr_min、高陽極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_ansr_max、低陽極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_ansr_min。
23、進一步的，所述步驟s3具體計算如下：
24、
25、進一步的，所述步驟s4具體計算如下：
26、
27、進一步的，所述步驟s7具體如下：
28、將高冷卻液溫度對應的現行電壓趨勢率vtr_now與參考電壓趨勢率vtr_ref作差，結果記為δvtr_temp_max；將低冷卻液溫度對應的現行電壓趨勢率vtr_now與參考電壓趨勢率vtr_ref作差，結果本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述計算方法包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟S1中將ΔVk歸一化處理，得到電壓趨勢數列VTk，具體處理方法如下：
3.如權利要求2所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟S2中，高冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_temp_max、低冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_temp_min、高陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_HR_max、低陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_HR_min、高陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_press_max、低陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_press_min、高陰極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_CaSR_max、低陰極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_CaSR_min、高陽極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_AnSR_max、低陽極計量比運行條件下的電壓趨勢數列記為VTk_AnSR_min。
4.如權利要求3所述
5.如權利要求4所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟S4具體計算如下：
6.如權利要求5所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟S7具體如下：
7.如權利要求6所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟S8具體計算如下：
...【技術特征摘要】
1.一種燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述計算方法包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟s1中將δvk歸一化處理，得到電壓趨勢數列vtk，具體處理方法如下：
3.如權利要求2所述的燃料電池運行狀態計算方法，其特征在于，所述步驟s2中，高冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_temp_max、低冷卻液溫度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_temp_min、高陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_hr_max、低陰極濕度運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_hr_min、高陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_press_max、低陽極背壓運行條件下的電壓趨勢數列記為vtk_p...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖晨光，唐廷江，孟凱，王杰，熊路陽，
申請(專利權)人：武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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