用于运行燃料电池系统的方法技术方案

本发明专利技术基于一种用于运行燃料电池系统的方法，其中所述燃料电池系统根据描绘所述燃料电池系统的系统特定数字孪生(14)被监控。提出，所述数字孪生(14)在所述燃料电池系统的至少两个不同的激活运行状态(16、18)下监控所述燃料电池系统。燃料电池系统。燃料电池系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行燃料电池系统的方法

技术介绍

[0001]在US 2019/0173109 A1中已经提出了一种用于运行燃料电池系统的方法，其中燃料电池系统根据系统特定数字孪生被监控，所述系统特定数字孪生描绘燃料电池系统。

技术实现思路

[0002]本专利技术基于一种用于运行燃料电池系统的方法，其中燃料电池系统根据描绘燃料电池系统的系统特定数字孪生被监控。
[0003]提出，数字孪生在燃料电池系统的至少两个不同的激活运行状态下监控燃料电池系统。燃料电池系统包括至少一个燃料电池单元，用于转换燃料和/或用于电解电解物质、尤其是水。燃料电池单元包括至少一个燃料电池、优选地固体氧化物燃料电池(SOFC)和/或质子交换膜燃料电池(PEMFC)。燃料电池单元可选地包括多个燃料电池，所述燃料电池例如以堆叠或堆叠的复合体的方式布置。燃料电池系统包括至少一个供应单元，用于处理燃料电池系统的工作流体，尤其是用于为燃料电池单元供应工作流体和/或用于转交从燃料电池单元流出的工作流体。工作流体例如包括燃料、含氧流体、尤其是环境空气、电解物质、转换产物、尤其是水和/或二氧化碳、电解产物、尤其是氢气和/或重整添加剂、尤其是蒸汽。燃料电池系统优选地包括用于从燃料电池单元分接电池电压和/或电池电流和/或用于为燃料电池单元供应电池电压和/或电池电流的电子单元。燃料电池系统优选地包括至少一个传感器单元，用于检测燃料电池系统的运行参数。由传感器单元监视的运行参数的示例包括工作流体、燃料电池单元和/或供应单元的温度、工作流体的压力、工作流体的流量参数、尤其是体积流量和/或质量流量、电池电压和/或电池电流、至少一个工作流体输送单元、尤其是用于输送工作流体之一的压缩机、通风机和/或泵的工作点和/或工作流体之一的化学组成、尤其是碳含量、氢含量、燃烧空气比等。燃料电池系统包括控制或调节单元。控制或调节单元尤其是被设置用于将燃料电池单元设定和/或保持到燃料电池单元的预先给定的工作点。“设置”尤其是应该被理解为专门设立、专门编程、专门设计和/或专门配备。针对特定功能设置对象尤其是应该被理解为对象在至少一个应用和/或运行状态下满足和/或执行该特定功能。尤其是，控制或调节单元控制或调节供应单元和/或电子单元，以便达到和/或保持燃料电池单元的工作点。控制或调节单元优选地使用由传感器单元检测的运行参数，以便达到和/或保持燃料电池单元的工作点。“控制或调节单元”尤其是应该被理解为具有至少一个电子控制设备的单元。“控制电子设备”尤其是应该被理解为具有处理器单元和具有存储单元以及具有存储在存储单元中的运行程序的单元。控制或调节单元特别优选地被构造为可编程逻辑控制器(SPS，英文为PLC)。
[0004]数字孪生包括多个数据组，所述数据组例如具有关于燃料电池系统的单独数据、特性曲线、计算规则、数学模型、相关性等。数字孪生优选地包括至少一个数据组，所述数据组特定地针对燃料电池系统单独地被检测。例如，数字孪生包括至少一个描述燃料电池系统材料的数据组。例如，数字孪生包括至少一个描述燃料电池系统的制造和/或包括在制造时检测的关于燃料电池系统的数据的数据组。例如，数字孪生包括至少一个描述燃料电池
系统的设计的数据组。例如，数字孪生包括至少一个描述燃料电池系统的调试(Kommissionieren)的数据组。例如，数字孪生包括至少一个描述燃料电池系统的正规运行状态的数据组。在用于描述和/或表征燃料电池系统的运行状态的方法的至少一个方法步骤中，数字孪生尤其是在考虑由传感器单元检测的运行参数的情况下评估数据组。尤其是，数字孪生被设置用于确定燃料电池系统的未检测的运行参数。可选地，数字孪生被设置用于尤其是在运行参数之一的经模拟的改变的情况下提前估计燃料电池系统的行为。尤其是，数字孪生被设置用于确定运行参数的合适的额定值，以便实现燃料电池系统的预先给定的行为。数字孪生借助于燃料电池系统的至少一个计算单元和至少一个数据库被实施。计算单元和数据库特别优选地嵌入到同一数字环境中。“计算单元”尤其是应该被理解为具有信息输入、信息处理和信息输出的单元。计算单元有利地具有至少一个处理器、存储器、输入和输出装置、其他电子构件、运行程序、调节例程、控制例程和/或计算例程。计算单元优选地以分散的方式构造并且尤其是包括多个物理上间隔开的计算元件和/或通信单元，尤其是有线和/或无线的、尤其是无线电波连接的网络适配器，用于与其他计算单元、尤其是同一数字环境进行数据交换。计算单元特别优选地被设置用于基于云地实施数字孪生。可替代地，计算单元的构件布置在公共电路板上和/或有利地布置在公共外壳中。数字孪生的主动动作、例如监控、描绘、激活、控制等尤其是由计算单元执行。数字孪生包括的数据组储存在计算单元的存储器和/或数据库中和/或在从外部源和/或从传感器单元询问之后由数字孪生储存在那里和/或更新。“数字孪生描述燃料电池系统”尤其是应该被理解为数字孪生至少描述燃料电池单元、供应单元和/或电子单元。可选地，数字孪生附加地包括至少一个数据组，该数据组描述计算单元、供应单元的调整元件、电子单元的调整元件、传感器单元和/或控制或调节单元之间的信号路径。可选地，数字孪生还附加地包括至少一个描述燃料电池系统的使用位置的数据组。
[0005]通过数字孪生对燃料电池系统的监控至少包括被动地监视燃料电池系统的运行，并且优选地在该方法的至少一个方法步骤中，通过数字孪生主动地控制燃料电池系统，尤其是通过控制或调节单元促成。为了监控燃料电池系统，数字孪生特别优选地向控制或调节单元传输控制信号或数据信号，所述控制或调节单元在其侧根据这些信号控制燃料电池系统。当燃料电池系统处于正规运行状态时，数字孪生优选地被动地监视所述燃料电池系统。当燃料电池系统处于非正规运行状态时，数字孪生优选地控制所述燃料电池系统。“正规运行状态”尤其是应该被理解为激活的运行状态，其中运行参数、尤其是功率可以围绕在运行参数的相应额定值的公差带内被保持恒定。非正规运行状态示例性地包括燃料电池系统的调试、起动、关闭和/或差错状态。燃料电池系统的调试尤其是包括燃料电池系统的首次投入运行、设定、微调和/或校准。燃料电池系统最好优选地恰好包括一个数字孪生。可替代地，燃料电池系统包括至少一个其他数字孪生，尤其是对数字孪生冗余的其他数字孪生，尤其是作为备用系统，用于相互监控和/或用于在燃料电池系统的当前的尤其是老化的状态与历史的、尤其是新的状态之间进行比较。
[0006]尤其是，数字孪生优选地在燃料电池系统的至少两个不同的激活运行状态下持久地或暂时地监控燃料电池系统。
[0007]通过该方法的根据本专利技术的配置，单独的数字孪生不仅可以描绘燃料电池系统的非正规运行状态而且可以描绘正规运行状态。用于执行该方法的燃料电池系统、尤其是监
控电子设备可以有利地被保持得简单。此外，可以有利地创建和使用包括制造、调试和运行时行为的广泛数据组。由此可以实现有利地稳定运行、有利地低磨损风险、有利地单独微调、有利地精确预测燃料电池系统的各个组件和/或整个系统的使用寿命和/或故障概率、有利地短调试时间和/或有利地快速地对燃料电池系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运行燃料电池系统的方法，其中所述燃料电池系统根据描绘所述燃料电池系统的系统特定数字孪生(14)被监控，其特征在于，所述数字孪生(14)在所述燃料电池系统的至少两个不同的激活运行状态(16、18)下监控所述燃料电池系统。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字孪生(14)在至少一个方法步骤中根据所述燃料电池系统的当前激活运行状态(16、18)设定用于描绘燃料电池系统的计算技术耗费。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述数字孪生(14)在所述燃料电池系统的非正规运行状态(16)期间、尤其是在调试(60)和/或差错状态期间为所述燃料电池系统的控制或调节单元(20、22、22
′
)供应所述燃料电池系统的要设定的运行参数(24)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述数字孪生(14)在燃料电池系统的正规运行状态(18)期间关于所述燃料电池系统的所检测的运行参数(24)中的异常(26)监视所述燃料电池系统。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，在识别到所述燃料电池系统的所检测的运行参数(24)中的异常(26)时，所述数字孪生(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：