用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法技术方案

本发明专利技术涉及用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其包括以下步骤：根据氢气供应至阳极的时刻的第一压力和氢气不再供应至阳极的时刻的第二压力来计算代表性部分所消耗的氢气量；通过将多个部分消耗的氢气量进行累积来计算总共消耗的氢气量。

Measurement method of hydrogen consumption for fuel cell system

The present invention relates to a fuel cell system for the hydrogen consumption measurement method, which comprises the following steps: to calculate the amount of hydrogen consumed by the representative part of the hydrogen supply to the anode according to the time of the first hydrogen pressure and no longer supply to the anode second time pressure; the amount of hydrogen through the consumption of a part of hydrogen accumulation calculate the total consumption.

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法
本专利技术涉及用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法。更具体地，涉及这样一种用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法：在驱动车辆的情况下，该方法能够增加瞬时燃料效率和平均燃料效率的计算准确度。
技术介绍
氢气燃料电池车辆是这样的车辆：其利用电机来产生推进动力，由氢气和氧气反应产生的电能来驱动所述电机；能够通过测量燃料(氢气)罐中氢气的压力和温度来测量燃料罐中的氢气量；能够通过测量燃料罐中氢气量的变化来计算车辆中所消耗的燃料量。然而，对于氢气燃料电池车辆而言，由于将700巴或者更大的高压氢气用作燃料，并且温度使用范围的宽度可以为-40℃至85℃，所以测量当前燃料量的计算的准确度会降低。即，由于压力传感器和温度传感器安装在氢气燃料电池车辆的氢气罐中，并且氢气罐的体积是在设计步骤中预定的，所以能够利用氢气罐中的温度和压力的值经由理想的气体等式(M＝PV/RT)来计算氢气罐中的氢气质量，其中，氢气罐中的温度和压力的值是从压力传感器和温度传感器获取的。能够根据氢气罐中的氢气质量的变化来确定剩余的氢气量和氢气消耗量，并且能够进行实时测量，所以可以计算实时燃料效率。也可以利用车辆的驱动距离数据来计算车辆的平均燃料效率，并且可以根据计算出的实时燃料效率和平均燃料效率获取车辆的剩余行驶距离，以上信息可以全部显示在仪表盘，以将信息提供给驾驶员。然而，由于氢气罐中的压力非常高，压力传感器的分辨率较低，温度变化范围较大，温度传感器的分辨率较低，所以在计算氢气罐中的氢气质量方面存在明显的误差。因此，在车辆的显示的燃料效率和显示的剩余驱动距离方面会产生更多的误差，从而使消费者感到不满。公开于
技术介绍
部分的以上信息仅仅旨在增强对本专利技术的
技术介绍
的理解，因此，其可以包括并不构成在这个国家对本领域普通技术人员而言为已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术致力于解决与现有技术相关的上述问题，并且提供了用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，该方法能够通过利用特定的压力模式来对供应至燃料电池堆的氢气进行供应，并且通过计算由供应的氢气和取决于供应的氢气的一次氢气消耗所形成的三角波的产生次数，准确地测量在驱动期间燃料电池系统总共消耗的氢气消耗，从而可以增大车辆的燃料效率的计算的准确度和车辆的剩余驱动距离的显示的准确度。在一个方面中，本专利技术提供了用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其包括以下步骤：根据氢气供应至阳极的时刻的第一压力和氢气不再供应至阳极的时刻的第二压力来计算代表性部分消耗的氢气量；通过将多个部分消耗的氢气量进行累积来计算总共消耗的氢气量。在另一个示例性实施方案中，可以根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PBn/TBn-PAn/TAn)*V*C，其中，PAn为氢气供应至阳极的时刻阳极的内部压力；PBn为氢气不再供应至阳极的时刻阳极的内部压力；TAn为氢气供应至阳极的时刻阳极的内部温度；TBn为氢气不再供应至阳极的时刻阳极的内部温度；V为阳极的内部体积；C为转换系数。第一压力可以为初始压力，第二压力可以为参考压力。可以根据如下等式来计算代表性部分所消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PB/TB-PA/TA)*V*C，其中，PA为在初始压力下的阳极的内部压力；PB为在参考压力下的阳极的内部压力；TA为在初始压力下的阳极的内部温度；TB为在参考压力下的阳极的内部温度；V为阳极的内部体积。在计算代表性部分消耗的氢气量的步骤中，可以根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PB-PA)*V*1/T*C，其中，PA为在初始压力时阳极的内部压力；PB为在参考压力时阳极的内部压力；T为燃料电池堆的内部温度；V为阳极的内部体积；C为转换系数。在计算代表性部分消耗的氢气量的步骤中，可以根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝CP*V*1/T*C，其中，CP为最大压力与参考压力之间的差；V为阳极的内部体积；T为燃料电池堆的内部温度；C为转换系数。所述方法可以进一步包括以下步骤：在车辆起动之前，验证氢气罐中的剩余氢气量。所述方法可以进一步包括以下步骤：通过计算所述剩余氢气量与总共消耗的氢气量之间的差来确定当前的剩余氢气量。所述方法可以进一步包括以下步骤：将当前的剩余氢气量显示于车辆的显示器。在计算总共消耗的氢气量的步骤中，可以计算从车辆起动时至车辆起动结束时总共消耗的氢气量。在计算总共消耗的氢气量的步骤中，通过将根据初始压力和参考压力计算的参考氢气消耗乘以供应氢气至阳极和不再供应氢气至阳极的次数来计算总共消耗的氢气量。在另一个实施方案中，用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法包括以下步骤：设定阳极内部的初始压力和参考压力，并且根据初始压力和参考压力来计算参考氢气消耗；在初始压力的状态下起动车辆；在初始压力的状态下结束车辆的起动；，检测在车辆起动之后直到起动结束时供应氢气至阳极然后不再供应氢气至阳极的循环次数，并且将循环次数乘以参考氢气消耗，以计算出总的氢气消耗。在另一个示例性实施方案中，可以根据如下等式来计算参考氢气消耗：参考氢气消耗＝(PB-PA)*V*1/T*C，其中，PA为在初始压力下的阳极的内部压力；PB为在参考压力下的阳极的内部压力；T为燃料电池堆的内部温度；V为阳极的内部体积；C为转换系数。所述方法可以进一步包括以下步骤：通过计算在车辆起动之前预存的剩余氢气量与总氢气消耗之间的差来确定当前的剩余氢气量。在另一个示例性实施方案中，所述方法可以进一步包括以下步骤：将当前的剩余氢气量显示于车辆的显示器。根据本专利技术的示例性实施方案，通过利用特定的压力模式来提供供应至燃料电池堆的氢气，通过计算由供应的氢气和取决于供应的氢气的一次氢气消耗所形成的三角波的产生次数，准确地测量在驱动时间期间燃料电池系统中所总共消耗的氢气消耗，从而能够增大车辆的燃料效率的计算的准确度和车辆的剩余驱动距离的显示的准确度。通过将测量的氢气消耗与通过利用氢气罐的温度和压力计算的参考氢气消耗进行比较，可以验证安装在氢气罐中的温度传感器和压力传感器是否正常地工作。下文将讨论本专利技术的其他方面和优选的实施方案。应当理解的是，本文中所使用的术语“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辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢气动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。下文将讨论本专利技术的以上特征和其他特征。附图说明将参照在附图中图示的本专利技术的某些示例性实施方案来具体地描述本专利技术的以上和其它的特征，附图仅通过图示的方式给出并且不限制本专利技术，其中：图1为示出了用于一般燃料电池系统的阳极结构的示意图；图2为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法的概念图；图3为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法中总氢气消耗的计算的曲线图；图4为示出了根据本专利技术的另一个示例性实施方案的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法的概念图；图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其包括以下步骤：根据氢气供应至阳极的时刻的第一压力和氢气不再供应至阳极的时刻的第二压力来计算代表性部分所消耗的氢气量；通过将多个部分消耗的氢气量进行累积来计算总共消耗的氢气量。

【技术特征摘要】
2016.04.19 KR 10-2016-00473901.一种用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其包括以下步骤：根据氢气供应至阳极的时刻的第一压力和氢气不再供应至阳极的时刻的第二压力来计算代表性部分所消耗的氢气量；通过将多个部分消耗的氢气量进行累积来计算总共消耗的氢气量。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其中，根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PBn/TBn-PAn/TAn)*V*C，其中，PAn为氢气供应至阳极的时刻阳极的内部压力；PBn为氢气不再供应至阳极的时刻阳极的内部压力；TAn为氢气供应至阳极的时刻阳极的内部温度；TBn为氢气不再供应至阳极的时刻阳极的内部温度；V为阳极的内部体积；C为转换系数。3.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其中，第一压力为初始压力，第二压力为参考压力。4.根据权利要求3所述的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其中，根据如下等式来计算代表性部分所消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PB/TB-PA/TA)*V*C，其中，PA为在初始压力下的阳极的内部压力；PB为在参考压力下的阳极的内部压力；TA为在初始压力下的阳极的内部温度；TB为在参考压力下的阳极的内部温度；V为阳极的内部体积。5.根据权利要求3所述的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其中，在计算代表性部分消耗的氢气量的步骤中，根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝(PB-PA)*V*1/T*C，其中，PA为在初始压力下的阳极的内部压力；PB为在参考压力下的阳极的内部压力；T为燃料电池堆的内部温度；V为阳极的内部体积；C为转换系数。6.根据权利要求5所述的用于燃料电池系统的氢气消耗测量方法，其中，在计算代表性部分消耗的氢气量的步骤中，根据如下等式来计算代表性部分消耗的氢气量：消耗的氢气量＝CP*V*1/T*C，其中，CP为最大压力与参考压力之间的差；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑世权，裵昊骏，沈志炫，金亨基，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR