一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法技术

本发明专利技术公开了一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，通过SOFC电堆外围有限且易测量的参数构建一种降维龙伯格温度观测器，根据电堆外围容易测量的空气入口摩尔流速、燃料入口摩尔流速和电堆出口的温度信息，就能够准确的估计出电堆的温度分布情况，降低了电堆内部温度信息的获取成本，为电堆内部的温度管理与控制提供可靠依据，解决了固体氧化物燃料电池电堆内部温度监测成本高、难以直接安装传感器测量的问题，而且可以快速、准确、实时地估计出电堆内部的温度分布情况，进而得到温度梯度的分布，确保电堆安全、稳定的工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，更具体的说是涉及一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法。

技术介绍

[0002]目前，固体氧化物燃料电池技术可以直接将氢气、一氧化碳和其他碳氢化合物中的化学能直接转换成电能，避免了机械能转换成电能的中间步骤。因此，固体氧化物燃料电池的发电效率高于大多数发电装置，成为当前最具有发展潜力的绿色能源发电转换技术之一。SOFC可以广泛应用于各个领域，包括新能源汽车的电源、联合微电网、分布式发电站等众多领域。虽然SOFC技术在许多方面取得了重大突破，但是在SOFC商业化进程中仍有许多技术壁垒需要克服，其中最引人注目的挑战是监测和控制电堆内部的温度和温度梯度。
[0003]SOFC电堆的最佳工作温度一般在600～900℃，维持合适的电堆工作温度对实现SOFC系统的高性能和长寿命至关重要。一方面，如果电堆的工作温度低于最佳工作温度，电堆内部的材料将不能够达到激活状态，导致电堆的电输出性能不理想。另一方面，如果电堆的工作温度高于最佳温度，会超出电堆材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建电堆单电池片机理模型；步骤2：采用准静态假设方法简化机理模型，获得简化模型；步骤3：将简化模型转换为状态空间模型；步骤4：对状态空间模型进行泰勒级数展开，得到线性化状态空间模型；步骤5：遍历线性化状态空间模型中所有变量组合可观性矩阵的条件数，确定观测变量组合；步骤6：采用降维龙伯格综合算法根据观测变量组合构建电堆温度观测器，采集电堆外围测量数据输入电堆温度观测器，获得电堆内部温度分布估计状态。2.根据权利要求1所述的一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，对电堆单电池片按气流方向进行节点划分，按节点进行机理建模，每个节点机理模型由质量守恒模型、能量守恒模型和电特性模型组成；能量守恒模型包括固体层温度动态模型和空气层温度动态模型。3.根据权利要求2所述的一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，采用准静态假设方法降低节点中状态变量的个数，获得简化模型；简化模型包括两个状态变量。4.根据权利要求1所述的一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，在状态空间模型的稳态工作点进行泰勒级数展开。5.根据权利要求1所述的一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，确定的观测变量组合包括输入空气流量、燃料气体流量和电堆出口末端温度。6.根据权利要求1所述的一种平板式固体氧化物燃料电池电堆内部温度估计方法，其特征在于，构建电堆温度观测器的过程为：步骤61：在线性化状态空间模型的复平面的左半平面选取负数作为特征值构成特征值组，根据特征值组计算期望特征多项式，表达式为：其中，为期望特征多项式的系数；s为复数变量；n为线性化状态空间模型中系数矩阵A的维度；q为线性化状态空间模型中系数矩阵C的秩；rankC＝q；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安安，刘川，杨超，李茜，刘鑫宇，杨威，张曦，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：