燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法，所述为采用燃料电池发动机台架获取稳态下燃料电池允许功率与各工作点主要参数的映射关系表、燃料电池稳定工作的最小电压阈值与各工作点主要参数的映射关系表，后者作为燃料电池发动机允许功率与对应工作点的映射关系偏离判定模块的主要依据，系统运行时，实时接收燃料电池的工作参数，根据系统工作参数，判定允许功率与对应工作点的映射关系是否发生偏离，燃料电池发动机记录偏离量，并对外进行报警提示。这种方法能实现在线调整因衰减导致的允许功率与系统工况点的偏离，使得燃料电池发动机在工作过程中自行调整偏离，进而免去机械拆除复杂环节、提升设备使用效率。提升设备使用效率。提升设备使用效率。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法


[0001]本专利技术涉及质子交换膜燃料电池性能
，具体是一种燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法。

技术介绍

[0002]燃料电池在工作中，作为能量供给单元是通过电力转换装置进行拉载实现功率输出的。电力转换装置当前最大可以按照多大的功率进行拉载，取决于燃料电池当前的输出能力，即燃料电池的允许功率。如果以大于燃料电池允许功率的功率值进行拉载，则燃料电池系统会因燃料气体或者氧化剂气体供给不足导致欠气现象、同时会导致燃料电池系统电压过低、各回路工况紊乱、触发故障保护机制，进而导致系统停机，如此会导致系统运行不稳定，寿命缩短。因此，燃料电池系统需要实时输出自身的允许功率，以作为电力转换装置拉载的依据之一。
[0003]燃料电池允许功率与系统工况点存在对应关系，该映射关系是在系统设计之初进行台架试验标定得到的，在系统工作初期是可以满足实际使用的，但是在燃料电池性能或者附件性能发生衰减之后，该映射关系将不符合实际情况，会出现上述的欠气现象，导致系统无法稳定工作，反复多次，则会缩短系统寿命。目前的处理方式主要为将系统返回实验室重新进行试验标定，如此，工作量大、成本高。由于燃料电池性能的衰减，允许功率与系统工况点重新匹配后，允许功率将整体下降，属于一种故障现象，此时需要进行报警输出，以对外提示系统输出能力的下降程度，当允许功率整体下降到一定程度时，则表明燃料电池的衰减已达到无法继续工作的地步，则应禁止燃料电池发动机继续工作，进行故障处理。
专利技术内容
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法。这种方法能实现在线调整因衰减导致的允许功率与系统工况点的偏离，使得燃料电池发动机在工作过程中自行调整偏离，进而免去机械拆除复杂环节、提升设备使用效率。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0006]一种燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法，包括如下步骤：
[0007]1)采用燃料电池发动机台架获得稳态下燃料电池允许功率P
FCM
和空气流量M
F
的映射关系表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N、获得燃料电池稳定工作的最小电压阀值V
MIN
与燃料电池功率P的映射关系表V
MIN
(i)＝LUT(P(i)),i＝1,
…
,N，其中N为自然数；
[0008]2)设定燃料电池发动机允许功率P
FCM
与空气流量映射关系偏离成立的阀值E
DEV
、设定修正映射关系表的功率调整梯度值ΔP、设定系统稳态的工作温度阀值T
STE
、设定燃料电池发动机最大允许功率为P
MAX
、设定允许调节的最小运行时间T
ADJ
；
[0009]3)接收当前系统输出功率P、电堆电压V
FCM
、系统功率调节标志F
PADJ
、采集燃料电池温度T
FCM
、空气流量M
F
，计时系统稳态工况下的总运行时间T
RUN
；
[0010]4)根据当前工况的M
F
查表V
MIN
(i)＝LUT(P(i)),i＝1,
…
,N、采用区间线性算法得到对应的V
MIN
：当P(k)≤P(t)≤P(k+1)时，采用区间线性差值法计算：V
MIN
(t)＝L
k
*V
MIN
(k)+L
k+1
*V
MIN
(k+1)，L
k
＝(P(k+1)
‑
P(t))/(P(k+1)
‑
P(k))，L
k+1
＝(P(t)
‑
P(k))/(P(k+1)
‑
P(k))，其中，k为自然数，用于体现工况点序号，t为自然数，表示要计算的工况点序号，L
K
、L
k+1
为自然数为计算比例系数；
[0011]5)判断系统是否处于稳定工作状态，判断条件：系统未进行功率调整F
PADJ
＝0且燃料电池温度T
FCM
≥系统稳态工作温度阀值T
STE
，如系统处于稳定工作状态，则执行步骤6)，否则退出允许功率偏离判定和修正程序，执行系统其它程序，其中为F
PADJ
系统功率调节标志，0为未调节、1为调节中；
[0012]6)计时稳态运行时间T
RUN
＝T
RUN
+t
COM
，T
RUN
为稳态工况下的总运行时间，t
COM
为功率响应控制周期，即每个t
COM
运行一次控制程序，由于在稳态在执行该步骤，所以每次总的运行时间加上这个t
COM
，相当于累加计时；
[0013]7)判断系统燃料电池工作电压V
FCM
是否低于稳定工作的最小电压阀值V
MIN
，如是，则执行步骤8),否则退出允许功率偏离判定和修正程序，执行系统其它程序；
[0014]8)计时得到V
FCM
＜V
MIN
的工况的运行时间T
ERR
＝T
ERR
+t
COM
、计算欠压工况运行时间与稳态总运行时间的百分比，作为允许功率与空气流量映射关系偏离百分比系数E＝(T
ERR
/T
RUN
)*100％，T
ERR
为欠压工况下的运行时间；
[0015]9)判断稳态运行时间T
RUN
是否大于允许调节的最小运行时间T
ADJ
，如是，则执行步骤10)，否则退出允许功率偏离判定和修正程序，执行系统其它程序；
[0016]10)判断允许功率与空气流量映射关系偏离百分比系数E是否大于偏离成立的阀值E
DEV
，如是，则执行步骤11)，否则，系统稳态运行时间清零T
RUN
＝0、欠压工况运行时间清零T
ERR
＝0、退出允许功率偏离判定和修正程序，执行系统其它程序；
[0017]11)对允许功率与空气流量映射关系的偏离进行修正，调整燃料电池允许功率P
FCM
和空气流量M
F
的映射关系表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N，使得LUT(M
F
(i))＝LUT(M
F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机允许功率偏离自动修正及故障处理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用燃料电池发动机台架获得稳态下燃料电池允许功率P
FCM
和空气流量M
F
的映射关系表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N、获得燃料电池稳定工作的最小电压阀值V
MIN
与燃料电池功率P的映射关系表V
MIN
(i)＝LUT(P(i)),i＝1,
…
,N，其中N为自然数；2)设定燃料电池发动机允许功率P
FCM
与空气流量映射关系偏离成立的阀值E
DEV
、设定修正映射关系表的功率调整梯度值ΔP、设定系统稳态的工作温度阀值T
STE
、设定燃料电池发动机最大允许功率为P
MAX
、设定允许调节的最小运行时间T
ADJ
；3)接收当前系统输出功率P、电堆电压V
FCM
、系统功率调节标志F
PADJ
、采集燃料电池温度T
FCM
、空气流量M
F
，计时系统稳态工况下的总运行时间T
RUN
；4)根据当前工况的M
F
查表V
MIN
(i)＝LUT(P(i)),i＝1,
…
,N、采用区间线性算法得到对应的V
MIN
：当P(k)≤P(t)≤P(k+1)时，采用区间线性差值法计算：V
MIN
(t)＝L
k
*V
MIN
(k)+L
k+1
*V
MIN
(k+1)，L
k
＝(P(k+1)
‑
P(t))/(P(k+1)
‑
P(k))，L
k+1
＝(P(t)
‑
P(k))/(P(k+1)
‑
P(k))，其中，k为自然数，用于体现工况点序号，t为自然数，表示要计算的工况点序号，L
K
、L
k+1
为自然数为计算比例系数；5)判断系统是否处于稳定工作状态，判断条件：系统未进行功率调整F
PADJ
＝0且燃料电池温度T
FCM
≥系统稳态工作温度阀值T
STE
，如系统处于稳定工作状态，则执行步骤6)，否则退出允许功率偏离判定和修正程序，执行系统其它程序，其中为F
PADJ
系统功率调节标志，0为未调节、1为调节中；6)计时稳态运行时间T
RUN
＝T
RUN
+t
COM
，T
RUN
为稳态工况下的总运行时间，t
COM
为功...

【专利技术属性】
技术研发人员：温建权，黄秀赤，黎锋，
申请(专利权)人：桂林福达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：