【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池及其供电时间估计系统和方法
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及一种氢燃料电池供电时间估计系统及其方法，其能够对氢燃料电池的正常持续供电时间进行估算。
技术介绍
在燃料电池(如氢燃料电池)被用于供电时，精确估计(或预估)其供电时间具有重要意义。例如，在氢燃料电池用于无人机供电和飞行动力时，氢燃料电池的供电时间需要被提前预知或精确估计，以合理规划飞行航线和作为返航和降落时间的参考依据。如果氢燃料电池的实际供电时间小于供电时间，则可能导致无人机在飞行过程中即耗尽燃料和无人机飞行事故。然而，如果氢燃料电池的实际供电时间远大于供电时间，则可能导致无人机的提前降落和无法完成无人机飞行目的。因此，当无人机采用氢燃料电池作为动力源时，精确估计其供电时间对无人机的安全飞行，甚至对燃料电池供电系统本身的安全运行具有重要意义。现有的氢燃料电池(或氢燃料电池供电系统)一般包括用于存储氢气的储氢装置，如气瓶等。该储氢装置的容量、内部氢气气压、环境温度等因素决定了储氢装置当前氢气储量的大小。现有氢燃料电池中，多通过检测储气装置内部氢气气...
【技术保护点】
1.一种氢燃料电池，其特征在于，包括：/n至少一个氢燃料电池堆；/n至少一个储氢装置，其中该储氢装置适于向该氢燃料电池堆提供氢气；/n用于实时检测该储氢装置内氢气气压的气压传感器；和/n至少一个控制单元，其中该控制单元包括一个数据处理模块，其中该数据处理模块被设置与该气压传感器可通电地相连接，以获取该气压传感器检测到的该储氢装置内氢气气压，其中该数据处理模块被设置能够根据下述公式：/n
【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池，其特征在于，包括：
至少一个氢燃料电池堆；
至少一个储氢装置，其中该储氢装置适于向该氢燃料电池堆提供氢气；
用于实时检测该储氢装置内氢气气压的气压传感器；和
至少一个控制单元，其中该控制单元包括一个数据处理模块，其中该数据处理模块被设置与该气压传感器可通电地相连接，以获取该气压传感器检测到的该储氢装置内氢气气压，其中该数据处理模块被设置能够根据下述公式：
计算得到在经过一个预设检测周期Tτ时，该氢燃料电池的供电时间，其中T为该氢燃料电池的供电时间，P1为该预设检测周期Tτ开始时，该储氢装置内的氢气气压、P2为该预设检测周期Tτ结束时，该储氢装置内氢气气压，P0为燃料电池能够使该储氢装置内氢得到有效利用的最小氢气压，Z0为气压为P0时的氢气压缩因子，Z1为气压为P1时的氢气压缩因子，Z2为气压为P2时的氢气压缩因子。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个第一滤波器，其中该第一滤波器分别与该气压传感器和该数据处理模块可通电地相连接，其中该第一滤波器被设置能够对该气压传感器检测到的该储氢装置内气压数据进行滤波处理。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
4.根据权利要求2所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个限幅滤波器，其中该限幅滤波器被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该限幅滤波器被设置能够将该数据处理模块计算得到的该氢燃料电池的供电时间限制在0～A·(PH2/PMax)Min之间，其中PH2为该氢燃料电池的该储氢装置的当前氢气气压，PMax为该氢燃料电池的该储氢装置允许最大氢气气压，A为经测试在额定功率下、该氢燃料电池的该储氢装置充气至最大氢气气压下该氢燃料电池的平均运行时间。
6.根据权利要求4所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个限幅滤波器，其中该限幅滤波器被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该限幅滤波器被设置能够将该数据处理模块计算得到的该氢燃料电池的供电时间限制在0～A·(PH2/PMax)Min之间，其中PH2为该氢燃料电池的该储氢装置的当前氢气气压，PMax为该氢燃料电池的该储氢装置允许最大氢气气压，A为经测试在额定功率下、该氢燃料电池的该储氢装置充气至最大氢气气压下该氢燃料电池的平均运行时间。
7.根据权利要求2、4或6所述的氢燃料电池，其特征在于，该第一滤波器的截至频率为50Hz。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个第一通讯模块，其中该第一通讯模块被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该第一通讯模块被设置能够与一个第二通讯模块相通讯，从而将该数据处理模块计算得到的该氢燃料电池的供电时间数据发送或传输给该第二通讯模块。
9.一种用于氢燃料电池的供电时间估计系统，其特征在于，包括：
用于实时检测该氢燃料电池的储氢装置内氢气气压的气压传感器；和
至少一个数据处理模块，其中该数据处理模块被设置与该气压传感器可通电地相连接，以获取该气压传感器检测到的该储氢装置内氢气气压，其中该数据处理模块被设置能够根据下述公式：
计算得到在经过一个预设检测周期Tτ时，该氢燃料电池的供电时间，其中T为该氢燃料电池的供电时间，P1为该预设检测周期Tτ开始时，该储氢装置内的氢气气压、P2为该预设检测周期Tτ结束时，该储氢装置内氢气气压，P0为燃料电池能够使该储氢装置内氢得到有效利用的最小氢气压，Z0为气压为P0时的氢气压缩因子，Z1为气压为P1时的氢气压缩因子，Z2为气压为P2时的氢气压缩因子。
10.根据权利要求9所述的供电时间估计系统，其特征在于，进一步包括至少一个第一滤波器，其中该第一滤波器分别与该气压传感器和该数据处理模块可通电地相连接，其中该第一滤波器被设置能够对该气压传感器检测到的该储氢装置内气压数据进行滤波处理。
11.根据权利要求9所述的供电时间估计系统，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
12.根据权利要求10所述的供电时间估计系统，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
13.根据权利要求9所述的供电时间估计系统，其特征在于，进一步包括至少一个限幅滤波器，其中该限幅滤波器被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该限幅滤波器被设置能够将该数据处理模块计算得到的该氢燃料电池的供电时间限制在0～A·(PH2/PMax)Min之间，其中PH2为该氢燃料电池的该储氢装置的当前氢气气压，PMax为该氢燃料电池的该储氢装置允许最大氢气气压，A为经测试在额定功率下、该氢燃料电池的该储氢装置充气至最大氢气气压下该氢燃料电池的平均运行时间。
14.根据权利要求12所述的供电时间估计系统，其特征在于，进一步包括至少一个限幅滤波器，其中该限幅滤波器被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该限幅滤波器被设置能够将该数据处理模块计算得到的该氢燃料电池的供电时间限制在0～A·(PH2/PMax)Min之间，其中PH2为该氢燃料电池的该储氢装置的当前氢气气压，PMax为该氢燃料电池的该储氢装置允许最大氢气气压，A为经测试在额定功率下、该氢燃料电池的该储氢装置充气至最大氢气气压下该氢燃料电池的平均运行时间。
15.根据权利要求10、12或14所述的供电时间估计系统，其特征在于，该第一滤波器的截至频率为50Hz。
16.一种氢燃料电池，其特征在于，包括：
至少一个氢燃料电池堆；
至少一个储氢装置，其中该储氢装置适于向该氢燃料电池堆提供氢气；
用于实时检测该储氢装置内氢气气压的气压传感器；
用于实时检测该储氢装置内温度的温度传感器；和
至少一个控制单元，其中该控制单元包括一个数据处理模块，其中该数据处理模块被设置分别与该气压传感器和该温度传感器可通电地相连接，以获取该气压传感器检测到的该储氢装置内的氢气气压和该温度传感器检测到的该储氢装置内温度，其中该数据处理模块被设置能够根据下述公式：
计算得到在经过一个预设检测周期Tτ时，该氢燃料电池的供电时间，其中T为该氢燃料电池的供电时间，P1为该预设检测周期Tτ开始时，该储氢装置内氢气气压、P2为该预设检测周期Tτ结束时，该储氢装置内氢气气压，P0为该燃料电池能够使氢得到有效利用的该储氢装置内氢的最小气压，T1为该预设检测周期Tτ开始时，该储氢装置内温度、T2为该预设检测周期Tτ结束时，该储氢装置内温度，T0为该储氢装置的气压为P0时，该储氢装置内温度，Z0为气压为P0时的氢气压缩因子，Z1为气压为P1时的氢气压缩因子，Z2为气压为P2时的氢气压缩因子。
17.根据权利要求16所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个第一滤波器，其中该第一滤波器分别与该气压传感器和该数据处理模块可通电地相连接，其中该第一滤波器被设置能够对该气压传感器检测到的该储氢装置内气压数据进行滤波处理。
18.根据权利要求16所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少两个第一滤波器，其中一个第一滤波器分别与该气压传感器和该数据处理模块可通电地相连接，并被设置能够对该气压传感器检测到的该储氢装置内气压数据进行滤波处理；另一个第一滤波器分别与该温度传感器和该数据处理模块可通电地相连接，并被设置能够对该温度传感器检测到的该储氢装置内温度数据进行滤波处理。
19.根据权利要求16所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
20.根据权利要求18所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个减压阀，其中该减压阀被设置与该储氢装置相连通，其中该减压阀具有一个进气通路，其中该减压阀的该进气通路与该储氢装置的出气口相连通，其中该气压传感器被设置在该减压阀的该进气通路，从而使该气压传感器检测到的氢气压与该储氢装置内气压一致。
21.根据权利要求16所述的氢燃料电池，其特征在于，进一步包括至少一个限幅滤波器，其中该限幅滤波器被设置与该数据处理模块可通电地相连接，其中该限幅滤波...
【专利技术属性】
技术研发人员：李骁，陈玉林，
申请(专利权)人：武汉众宇动力系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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