修正燃料电池系统的燃料供给单元中的流速的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种控制燃料电池系统的燃料供给单元中的燃料的流速的方法。该燃料电池系统包括燃料泵、每分钟转数（ＲＰＭ）测量单元、微计算机和功率变换器。该控制流速的方法控制燃料供给单元，以便将燃料提供给重整器或堆，该重整器重整燃料以产生氢，该堆通过燃料和氧的反应来产生电能。该控制流速的方法包括：测量该燃料泵的实际ＲＰＭ；将该实际ＲＰＭ与该燃料泵的基准ＲＰＭ进行比较；和根据该比较结果调整该燃料泵的驱动电压。

【技术实现步骤摘要】
修正燃料电池系统的燃料供给单元中的流速的方法
本专利技术涉及控制燃料电池系统的燃料供给单元的方法，并且更特别地，涉及修正燃料供给单元中的流速的方法。
技术介绍
常规的燃料电池系统包括为重整器或堆提供燃料的燃料泵。燃料泵由发动机驱动以产生抽汲力，从而把燃料提供给重整器或堆。当燃料泵提供燃料时，需要根据场合的要求增加或者减少所提供的燃料的量。一种方法是，通过改变提供给燃料泵的功率的量来增加或者减少燃料泵的输出，由此来改变燃料的量。另一种方法是，在燃料泵中安装流量计和控制流量计的控制器，流量计测量燃料的流速，而控制器传递作为测量结果的信号，从而根据所处理过信号控制燃料泵。前一控制流速的方法的优点在于，由于结构简单，所以燃料电池的制造成本低，但是其缺点在于，不可能实现高精度的流速控制。另一方面，后一控制燃料流速的方法的优点在于，可能实现高精度的流速控制，但是其缺点在于，由于要额外提供流量计和控制流量计的控制器，所以增加了制造成本和整个系统的大小。因此，需要一种能够以低成本实现高精度流速控制的燃料电池系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种控制燃料电池系统的燃料供给单元中的燃料的流速的方法，在该系统中燃料供应给重整器或堆，该重整器重整燃料以产生氢，该堆通过燃料与氧的反应来产生电能，其中该燃料电池系统包括燃料泵、每分种转数(RPM)测量单元、微计算机和功率变换器，该方法包括：测量该-->燃料泵的实际RPM；将该实际RPM与该燃料泵的基准RPM进行比较；根据该比较结果调整该燃料泵的驱动电压。在一个实施例中，所述比较包括利用存储在所述微计算机中的流速控制程序，通过计算下述公式，确定所述基准RPM，V0＝fv(Q0)，和rpm0＝frpm(Q0)其中V0表示基准电压，Q0表示基准流速，rmp0表示所述燃料泵的基准RPM。在另一实施例中，所述微计算机具有存储在自身中用于执行下述步骤的的流速控制程序：(a)在对应于基准流速的基准电压施加到所述燃料泵上时，测量所述燃料泵的实际RPM；(b)从对应于该基准流速的基准RPM中减去所述燃料泵的实际RPM，计算所获取的RPM差；(c)根据该RPM差和该基准电压计算所述燃料泵的实际流速；(d)通过比较该实际流速和该基准流速，计算所述燃料泵要求的修正的流速；和(e)根据该RPM差和该修正的流速，计算修正的输出，其中所述调整驱动电压进一步包括提供对应于该修正的输出的修正的电压到所述燃料泵。所述实际流速的计算可根据下述公式：Qc＝fQ(Δrpm，V0)，其中Qc表示所述实际流速，V0表示所述基准电压，并且Δrpm表示所述RPM差。所述计算修正的流速可根据下述公式：QA＝Q0+(Q0-Qc)，其中QA表示所述修正的流速，Q0表示所述基准流速，Qc表示所述实际流速。所述计算修正的输出根据下述公式：VA＝fv(Δrmp，QA)，其中VA表示所述修正的输出，Δrmp表示所述RPM差，QA表示所述修正的流速。在另一实施例中，所述测量燃料泵的实际RPM包括：对所述燃料泵的RPM进行多次检测，以获取多个检测值；和对所述多个检测值进行平均，以获取所述燃料泵的实际RPM。附图说明附图结合申请文件图解了本专利技术的示范性实施例，并结合说明书解释本专利技术的原理。-->图1为示出根据本专利技术实施例的燃料电池系统的示意性框图。图2为示出根据本专利技术实施例的流速控制单元的示意性框图。图3为示出根据本专利技术实施例的流速控制单元的控制系统的示意性框图。图4为示出根据本专利技术实施例的修正流速的方法的控制过程的流程图。图5为示出根据本专利技术实施例的修正流速的方法中燃料泵的输出和流速变化之间关系的时间图。具体实施方式在下面的具体描述中，通过图解的方式展示和描述了本专利技术的特定示范性实施例。本领域的技术人员应该理解，所述的示范性实施例都可以通过不同的方式进行修改，而不超出本专利技术的精神或范围。因此，附图和说明在本质上应被认为是解释性的，而不是限定性的。图1为示出根据本专利技术实施例的燃料电池系统的结构的示意性框图。图1中燃料电池系统110使用高分子电解质薄膜燃料电池(PEMFC，polymer electrolyte membrane fuel cell)，该燃料电池通过重整燃料来生成氢，并通过氢和氧化剂气体的电化学反应来产生电能。在燃料电池系统110中，用于生成氢的燃料包括含氢的液体或气体，例如甲醇、乙醇或天然气。为了表述方便，下文中将液体燃料称为“燃料”。在燃料电池系统110中，与氢反应的氧化剂气体可以是存储在单独的存储工具中的氧，或者是含氧的空气。在下文中将对此进行讨论。根据图1所示实施例的燃料电池系统110基本上包括：通过氢和氧的电化学反应产生电能的堆111；运用热能从前述的燃料中生成氢，并将氢提供给堆111的重整器113；用于给重整器113提供燃料的燃料供给单元115；和用于给堆111提供空气的空气供给单元118。堆111包括燃料电池，燃料电池使由重整器113提供的氢和由空气供给单元118提供的氧进行电化学反应，以产生电能。-->堆111包括用于产生电能的发电器112的最小单元。可通过将隔板(也称为“双极板”)配置为与膜电极组件(MEA)的两侧紧密接触，来构成发电器112。在本实施例中，多个发电器112构成最小单元。因此，多个发电器112顺序地设置，使堆111形成为发电器112的堆叠结构。因为堆111可以构造为普通高分子电解质薄膜燃料电池的堆，所以省略对堆的额外描述。重整器113利用热能通过燃料的化学催化反应从含有氢的燃料中生成氢，例如，蒸汽重整反应、局部氧化反应或自热化反应。用于给重整器113提供燃料的燃料供给单元115包括存储燃料的燃料箱116，以及连接到燃料箱115以便将燃料从燃料箱115释放出的燃料泵2。用于给堆111提供空气的空气供给单元118包括空气泵119，其用于抽汲空气，并将空气提供给堆111的发电器112。另一方面，依据本专利技术另一实施例的燃料电池系统，可构造为直接氧化型燃料电池系统，例如直接甲醇燃料电池(DMFC)系统，在DMFC系统中燃料直接提供给堆，并通过燃料和氧的电化学反应产生电能。另外，依据本专利技术另一个实施例的燃料电池系统，可构造为主动型燃料电池系统，该系统中燃料和氧分别从燃料供给单元和空气供给单元提供，并且通过燃料和氧的电化学反应产生电能。不像PEMFC类型的燃料电池系统，在主动型燃料电池系统中可能会移除重整器，如图1中虚线所示，直接用管线连接燃料供给单元的燃料箱和堆。根据本专利技术实施例的修正流速的方法，可适用于具有上述结构的燃料电池系统110，该方法也适用于如图2和图3所示包括燃料泵2、每分钟转数(RPM)测量装置4、微计算机6和功率变换器8的流速供应控制器。根据本实施例的流速控制操作，通过检测由燃料产生的回压(back-pressure)PB来执行，这里所说的燃料是在燃料泵2的入口12吸入燃料后，从燃料泵2的出口14释放出的燃料。-->存储在微计算机6中的流速控制程序10，存储有用于计算基准电压V0和燃料泵2的基准RPM rmp0的公式1和公式2，其中基准电压V0是用基准流速Q0的函数表示的电压值，rmp0是用基准流速Q0的函数表示的RPM值。公式1：V0＝fv(Q0)公式2：rmp0＝frmp(Q0)公式1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制燃料电池系统的燃料供给单元中的燃料流速的方法，在该系统中燃料供应给重整器或堆，该重整器重整燃料以产生氢，该堆通过燃料与氧的反应来产生电能，其中该燃料电池系统包括燃料泵、每分种转数ＲＰＭ测量单元、微计算机和功率变换器，该方法包括：测量该燃料泵的实际ＲＰＭ；将该实际ＲＰＭ与该燃料泵的基准ＲＰＭ进行比较；和根据该比较结果调整该燃料泵的驱动电压。

【技术特征摘要】
KR 2005-6-24 10-2005-00548231、一种控制燃料电池系统的燃料供给单元中的燃料流速的方法，在该系统中燃料供应给重整器或堆，该重整器重整燃料以产生氢，该堆通过燃料与氧的反应来产生电能，其中该燃料电池系统包括燃料泵、每分种转数RPM测量单元、微计算机和功率变换器，该方法包括：测量该燃料泵的实际RPM；将该实际RPM与该燃料泵的基准RPM进行比较；和根据该比较结果调整该燃料泵的驱动电压。2、根据权利要求1所述的方法，其中所述比较包括：利用存储在所述微计算机中的流速控制程序，通过计算下述公式，确定所述基准RPM：V0＝fv(Q0)rpm0＝frpm(Q0)其中V0表示基准电压，Q0表示基准流速，并且rmp0表示所述燃料泵的基准RPM。3、根据权利要求1所述的方法，其中所述微计算机具有存储在自身中用于执行下述步骤的的流速控制程序：(a)在对应于基准流速的基准电压施加到所述燃料泵上时，测量所述燃料泵的实际RPM；(b)从对应于该基准流速的基准RPM中减去所述燃料泵的实际RPM，计算所获取的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元赫，李东润，崔相铉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]