【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，具体来说涉及一种燃料电池堆气体流量预测方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是一种清洁、高效的能量转换装置，由于其具有工作温度低、动态响应速度快、无噪声等优点近几年在商用车领域受到广泛关注，随着技术的快速迭代，市场对燃料电池堆的功率需求不断提升，电池节数随之增多。目前，百千瓦级别电堆节数已达到300节以上，而电池节数的增多不可避免造成不同节间气体流量差异增大，气体流量的不均匀分配会导致电堆一致性变差，因此，准确获取不同节电池气体流量对于改善电堆设计十分重要。
2、公开号为cn109638319b的中国专利公开了“一种燃料电池电堆流体分配一致性检测方法及装置”，利用测量装置测量各节单池出入口压力进而计算气体流量。但对于大功率燃料电堆而言其电池节数可达几百节，而每节电池双极板进气口处厚度很薄，因此测量每节电池出入口压力时其定位准确性很难保证，测量误差较大。
3、公开号为cn105789660b的中国专利公开了“质子交换膜燃料电池电堆一致性的检测方法及检测装置”，利用通入混合气后施加电压测试氧化电流的方法判断气体流量一致性，但对于上百节的大功率电堆而言测试较为复杂，且只能比较流体分配一致性，不能准确获取不同节电池的气体流量值。
4、综上所述，现有燃料电池单池由于厚度薄，各节电池气体入口位于公共通道内，无法利用现有流量计对电堆内不同节电池气体流量进行准确测量。而采用流体仿真计算气体流量时，不能准确体现电堆装配过程中导致的碳纸嵌入流道或反应过程中流道内存在的液态水导致的气体分配
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术提出了一种燃料电池堆气体流量预测方法。本专利采用仿真和试验相结合的方法对燃料电池不同节气体流量进行预测，利用实验测得电压值作为仿真计算模型的输入，可将碳纸嵌入或液态水存在对流体分配的影响最终体现在待测电压上，进而根据电压值进行气体流量的逆向计算，可有效获取不同位置处电池的气体流量值，对电堆结构设计及优化提供指导。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种燃料电池堆气体流量预测方法，包括以下步骤：
4、s1、构建燃料电池堆中的单电池计算模型，所述单电池模型为通用仿真计算模型；
5、s2、对所述单电池计算模型进行标定，包括对单电池计算模型在稳态条件下的极化曲线进行标定，以及对大气量、低载荷操作条件下的动态过程进行标定；
6、s3、针对待测电堆进行气体流量实验，获取待测电堆在大气量、低载荷操作条件下电压的变化过程，获取膜内水含量达到动态平衡时的单电池实测电压；
7、s4、以长堆吹扫的操作条件作为固定输入，利用标定后的单电池计算模型进行不同气体流量条件下的电压计算；
8、s5、获取计算的电压值与实测电压值相等时对应的气体流量作为当前单节电池的实际气体流量。
9、进一步地，对大气量、低载荷操作条件下的动态过程进行标定的过程中，保证初始状态与终止状态实际电压值与计算电压值的一致性以建立吹扫电压与气体流量间的定量关系。
10、进一步地，获取膜内水含量达到动态平衡时的单电池电压作为实测电压值，包括：
11、待电压吹扫至第二个平台期时记录巡检测试仪检测到的电堆不同节单电池电压值；
12、根据不同节单电池电压值的变化幅度，将电压变化过程划分为自由水移除阶段、膜态水移除阶段以及动态平衡阶段，其中，模态水移除阶段电压值变化幅度大于自由水移除阶段和动态平衡阶段；
13、获取动态平衡阶段的单电池实测电压。
14、进一步地，所述长堆吹扫的操作条件为吹扫时电池温度、空气入口压力、氢气入口压力和进气湿度固定。
15、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
16、本专利技术提出的燃料电池电堆气体流量预测方法通过采用仿真与实验相结合的方式，通过建立大气量、低载荷操作条件下气体流量与电压间的映射关系，将运行过程中巡检测试仪检测到的实际电压值融入仿真计算模型，使其作为不同节电池气体流量计算输入条件，将电堆装配过程中导致的碳纸嵌入流道或反应过程中流道内存在的液态水导致的气体分配不均匀效应间接体现在实测电压值上，可简单、有效的预测出真实运行工况下不同节电池气体流量，解决了大功率电堆气体流量无法准确获取的技术难题，方法简单，易于实现。
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1.一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，对大气量、低载荷操作条件下的动态过程进行标定的过程中，保证初始状态与终止状态实际电压值与计算电压值的一致性以建立吹扫电压与气体流量间的定量关系。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，获取膜内水含量达到动态平衡时的单电池实测电压，包括：
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，所述长堆吹扫的操作条件为吹扫时电池温度、空气入口压力、氢气入口压力和进气湿度固定。
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆气体流量预测方法，其特征在于，对大气量、低载荷操作条件下的动态过程进行标定的过程中，保证初始状态与终止状态实际电压值与计算电压值的一致性以建立吹扫电压与气体流量间的定量关系。
【专利技术属性】
技术研发人员：吕平，孙昕，沈鸿娟，韩猛，邢丹敏，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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