【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于對(duì)燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行診斷的診斷方法和診斷系統(tǒng)，以及與診斷方法相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
技術(shù)介紹
1、極化曲線是一種測量結(jié)果，可借此評(píng)估燃料電池的多種特性。極化曲線在此是燃料電池設(shè)計(jì)(催化劑、隔膜等)、工作條件(相對(duì)濕度、溫度、壓力等)和燃料電池組件老化程度的函數(shù)。所述測量在燃料電池系統(tǒng)的燃料電池測試臺(tái)上進(jìn)行，通常是在恒溫和規(guī)定的工作條件下完成。
2、為了從相應(yīng)的極化曲線中確定燃料電池的診斷參數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中采用極化模型。這種極化模型被應(yīng)用于極化曲線，從而從極化模型中提取所需的診斷參數(shù)。所提取的診斷參數(shù)可被用于得出關(guān)于燃料電池的推論，例如關(guān)于其退化程度的推論。
3、已知診斷方法的問題是其結(jié)果取決于所用極化模型。可能無法通過所用極化模型提取所有期望的診斷參數(shù)。也可能出現(xiàn)極化模型提供不準(zhǔn)確診斷參數(shù)的情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的任務(wù)是至少部分消除上述問題。本專利技術(shù)的任務(wù)尤其是提供一種改進(jìn)的用于診斷燃料電池的診斷方法，其提供盡可能可靠的結(jié)果。
2、以上任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1的特征的診斷方法、一種具有權(quán)利要求11的特征的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種具有權(quán)利要求12的特征的診斷系統(tǒng)來完成。本專利技術(shù)的其它特征和細(xì)節(jié)來自從屬權(quán)利要求、說明書和圖。在此，關(guān)于本專利技術(shù)的診斷方法所描述的特征和細(xì)節(jié)當(dāng)然也與本專利技術(shù)的診斷系統(tǒng)和本專利技術(shù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品相關(guān)地適用，反之均亦然，故關(guān)于各個(gè)專利技術(shù)方面的公開內(nèi)容總是可以或應(yīng)該相互參
3、根據(jù)本專利技術(shù)，提供一種用于對(duì)燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行診斷的診斷方法，其中，所述診斷方法包括以下步驟：
4、-提供至少兩個(gè)不同的極化模型，用于從至少一個(gè)燃料電池的極化曲線中提取燃料電池診斷參數(shù)集，
5、-從至少一個(gè)燃料電池的至少一次測量中獲取至少一條極化曲線，
6、-將至少兩個(gè)前述不同極化模型應(yīng)用于所述至少一個(gè)燃料電池的至少一條極化曲線，并且
7、-針對(duì)每個(gè)所應(yīng)用的極化模型，從所述至少一個(gè)燃料電池的至少一條極化曲線中提取燃料電池診斷參數(shù)集。
8、因此，本專利技術(shù)的診斷方法使用至少兩個(gè)不同的極化模型。如前所述，這些極化模型被用于從一個(gè)或多個(gè)燃料電池的各自極化曲線中提取燃料電池診斷參數(shù)集。這種燃料電池診斷參數(shù)集也可以包括作為燃料電池參數(shù)的極化損失。這些損失在此例如可以包括：由隔膜滲透性引起的損失、由緩慢陰極反應(yīng)(反應(yīng)動(dòng)力學(xué))引起的活化損失、由歐姆電阻(電解質(zhì)、催化劑層、氣體擴(kuò)散層、雙極板、界面接觸和端子連接的電阻)引起的損失，以及濃度損失(反應(yīng)位點(diǎn)的產(chǎn)物輸送，受到宏觀和微觀層面的流體動(dòng)力學(xué)(對(duì)流和擴(kuò)散)限制)。這種極化模型例如可以由一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系、特別是函數(shù)來表示。極化模型例如可以由電池電壓關(guān)于各種輸入?yún)?shù)的函數(shù)來表示，其中，所述輸入?yún)?shù)可以例如是工作參數(shù)、工作條件等。可能的極化模型示例包括chamberline-kim和larminie-dicks極化模型。
9、由于將不同的極化模型應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)燃料電池的一條或多條極化曲線，不僅能夠提取并因此獲得燃料電池診斷參數(shù)集，而且能針對(duì)每個(gè)應(yīng)用的極化模型獲得燃料電池診斷參數(shù)集。這些燃料電池診斷參數(shù)集在此構(gòu)成了對(duì)所述至少一個(gè)燃料電池的診斷，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^其所含的燃料電池參數(shù)來表示可以反映燃料電池狀態(tài)或情況(例如退化程度)的特征數(shù)據(jù)。當(dāng)然，隨后也可以進(jìn)行其它診斷步驟，例如對(duì)退化程度的估計(jì)。根據(jù)本專利技術(shù)，由于現(xiàn)在針對(duì)不同極化模型存在至少兩個(gè)燃料電池診斷參數(shù)集，故可以獲得更好的診斷結(jié)果，因?yàn)檫@些結(jié)果不再依賴于可能只提供不準(zhǔn)確診斷的單一極化模型。尤其通過將燃料電池診斷參數(shù)集相互比較(將在后文詳述)，可以獲得更準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。
10、所述診斷方法原則上可被用于診斷一個(gè)或多個(gè)燃料電池，尤其是一個(gè)或多個(gè)完整的、特別是互連的燃料電池堆或完整的燃料電池系統(tǒng)。為此可以獲得每個(gè)燃料電池、每個(gè)燃料電池堆或每個(gè)燃料電池系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的極化曲線。
11、用于獲取極化曲線的測量可以尤其在燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池的測試臺(tái)上進(jìn)行，優(yōu)選在恒溫和規(guī)定的工作條件下完成。在執(zhí)行診斷方法時(shí)，所述測量的測量結(jié)果可能已存在，故此時(shí)只需從中獲取極化曲線。但所述測量也可以在診斷方法的過程中進(jìn)行，這將在后文詳細(xì)解釋。
12、本專利技術(shù)方法的各個(gè)方法步驟無需按照其列出的順序執(zhí)行。相反，這些方法步驟也可以按照與此不同的順序或同時(shí)執(zhí)行。尤其是也可以重復(fù)某些或所有方法步驟，特別是連續(xù)執(zhí)行。故可以連續(xù)提取且特別是輸出燃料電池診斷參數(shù)集。由此可以尤其在實(shí)時(shí)測量中(此時(shí)連續(xù)獲取極化曲線且對(duì)其應(yīng)用極化模型)實(shí)現(xiàn)對(duì)診斷方法的實(shí)時(shí)監(jiān)測，這將在后文詳細(xì)解釋。
13、如前所述，作為診斷方法中的另一步驟可以規(guī)定，輸出至少一個(gè)或所有提取的燃料電池診斷參數(shù)集。至于輸出哪些已提取的燃料電池診斷參數(shù)，可以通過可選的選擇來確定，尤其是通過舍棄某些燃料電池診斷參數(shù)來確定，這將在后文舉例詳細(xì)解釋。
14、可以規(guī)定，所述診斷方法還包括以下步驟：
15、-規(guī)定用于待提取的燃料電池診斷參數(shù)集的燃料電池參數(shù)，并且
16、-基于待提取的燃料電池診斷參數(shù)集中的規(guī)定燃料電池參數(shù)，選擇至少其中兩個(gè)所提供的極化模型，
17、其中，尤其是僅將所選的極化模型應(yīng)用于所述至少一條極化曲線。由此可確保從所提供的極化模型中僅選擇能夠輸出預(yù)先規(guī)定的燃料電池參數(shù)的極化模型來應(yīng)用于極化曲線。因此，不考慮那些提供的燃料電池診斷參數(shù)集中不包含所規(guī)定的且因此所需的燃料電池參數(shù)的極化模型。例如，如果需要對(duì)至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行退化估計(jì)，則可以預(yù)先規(guī)定對(duì)此所需的燃料電池參數(shù)。然后可舍棄那些在其燃料電池診斷參數(shù)集中不提供這些參數(shù)的極化模型。由此可從例如數(shù)據(jù)庫中提供的大量極化模型中智能選擇極化模型，以節(jié)約執(zhí)行診斷方法的相應(yīng)診斷系統(tǒng)的計(jì)算資源并實(shí)現(xiàn)更快速的診斷。
18、可以規(guī)定所述診斷方法還包括將所提供的極化模型與可用輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并將尤其除可用輸入數(shù)據(jù)外不需要其它輸入數(shù)據(jù)的所選極化模型應(yīng)用于至少一條極化曲線。輸入數(shù)據(jù)例如可以是：燃料電池的電壓和/或電流、工作條件(例如壓力、溫度、相對(duì)濕度等)和/或燃料電池?cái)?shù)據(jù)(例如pt負(fù)載、隔膜厚度等)。因此可以確保僅將那些能夠基于所獲得的至少一條極化曲線進(jìn)行診斷的極化模型應(yīng)用于所述至少一條極化曲線。
19、此外可以確定每個(gè)極化模型對(duì)至少一條極化曲線的擬合優(yōu)度，并且舍棄低于預(yù)定最低擬合優(yōu)度的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集。可以相應(yīng)地預(yù)先確定所述最低擬合優(yōu)度，以提高燃料電池診斷參數(shù)集的可靠性。因此可以確保只有足夠可靠的燃料電池診斷參數(shù)集才會(huì)被用于后續(xù)處理，特別是用于輸出和/或估計(jì)至少一個(gè)燃料電池的退化程度。
20、此外可以規(guī)定將不同極化模型的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集相互比較。因此可以對(duì)燃料電池診斷參數(shù)集進(jìn)行交叉驗(yàn)證并在基本對(duì)應(yīng)的情況下確認(rèn)診斷結(jié)果。這也允許提高診斷方法及其結(jié)果的可靠性。
21、在此尤其可本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于對(duì)燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行診斷的診斷方法(100)，其中，所述診斷方法(100)具有以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷方法(100)，其特征是，所述診斷方法(100)還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的診斷方法(100)，其特征是，所述診斷方法(100)還包括：將所提供的極化模型(1)與可用輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，并且將不需要除了可用輸入數(shù)據(jù)以外的其它輸入數(shù)據(jù)的所選極化模型(1)應(yīng)用于所述至少一條極化曲線(2)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，用于所述至少一個(gè)極化曲線(2)的每個(gè)極化模型(1)的擬合優(yōu)度被確定，并且低于預(yù)定的最低擬合優(yōu)度的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集(3)被舍棄。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，將不同的極化模型(1)的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集(3)相互比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的診斷方法(100)，其特征是，基于所述比較，形成所述至少一個(gè)燃料電池的共同燃料電池診斷參數(shù)集(4)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，將所提取的燃料電池參數(shù)集(3)中的燃料電池參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中的退化參數(shù)和/或缺陷參數(shù)進(jìn)行比較。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，依據(jù)所提取的燃料電池參數(shù)集(3)中的燃料電池參數(shù)來估計(jì)所述至少一個(gè)燃料電池的退化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，所述至少一個(gè)燃料電池的測量是作為所述診斷方法(100)的一部分來進(jìn)行的。
11.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包含指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法。
12.一種用于對(duì)燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行診斷的診斷系統(tǒng)(200)，其中，所述診斷系統(tǒng)(200)的特征是包含以下模塊：
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種用于對(duì)燃料電池系統(tǒng)的至少一個(gè)燃料電池進(jìn)行診斷的診斷方法(100)，其中，所述診斷方法(100)具有以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷方法(100)，其特征是，所述診斷方法(100)還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的診斷方法(100)，其特征是，所述診斷方法(100)還包括：將所提供的極化模型(1)與可用輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，并且將不需要除了可用輸入數(shù)據(jù)以外的其它輸入數(shù)據(jù)的所選極化模型(1)應(yīng)用于所述至少一條極化曲線(2)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，用于所述至少一個(gè)極化曲線(2)的每個(gè)極化模型(1)的擬合優(yōu)度被確定，并且低于預(yù)定的最低擬合優(yōu)度的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集(3)被舍棄。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的診斷方法(100)，其特征是，將不同的極化模型(1)的所提取的燃料電池診斷參數(shù)集(3)相互比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的診斷方法(100)，其特征是，基于所述比較，形成...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T·布魯恩，L·阿盧切里，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：AVL李斯特有限公司，
類型：發(fā)明
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