【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池控制，具体而言，涉及一种电池堆的水含量控制方法。
技术介绍
1、燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。电池堆主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由电池堆的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻，电池堆还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。
2、目前使用较为广泛的是氢氧燃料电池，其不产生任何污染物质，且生成的物质为水环保且高效。但由于生成物是水，水过多过少都会对电池堆的性能产生很大的影响，尤其是反应膜上水含量的多少很大程度上决定了电池堆的运行状况。当下也有许多针对氢氧电池堆进行水含量控制的方法，一方面大部分是针对关机和开机是进行的控制，另一方面在运行过程中的水含量控制还不能做到实时准确的实现精确调控。
3、因此，设计一种电池堆的水含量控制方法，通过实时获取氢氧电池堆的运行状态数据来实现对水含量的准确精准的调控，以保持电池堆的高效的运行状态，是目前亟
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电池堆的水含量控制方法，通过获取同类型氢氧燃料电池的电池堆运行温度数据来建立合理的电池水含量控制参考基础数据，进而在进行实时水含量数据分析时提供可靠的对比偏离分析数据，更加合理且准确的确定实际运行时电池堆的水含量偏离状态，为采取合理的水含量调整控制提供了精确的数据依据。同时，在对电池堆进行实时水含量的数据分析时，考虑利用氢氧反应的化学状态入手结合反应时电子流动产生的电流更加精确的确定出反应所产生的水量，进而综合外部环境温度和空气湿度来确定水含量的实时变化情况，实现对水含量的精确确定，大大提高了对电池堆实时水含量确定的精度和准确度。为后续进行偏离分析和控制调整的处理提供了重要且准确的数据基础。
2、第一方面，本专利技术提供一种电池堆的水含量控制方法，包括获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆运行温度对应的第一水含量数据和电池堆使用寿命对应的第二水含量数据，通过第一水含量数据和第二水含量数据形成水含量控制数据；在监测控制周期内采集目标电池堆的电流数据，并进行反应生成水的重量确定，形成反应水重量数据；获取环境温度数据和目标电池堆在监测控制周期内的进出口空气湿度数据，并确定水含量变化数据；获取目标电池堆的反应温度数据，根据反应水重量数据和水含量变化数据，并结合电池水含量控制数据，进行水含量偏离分析，形成水含量偏离分析结果数据；根据水含量偏离分析结果数据，进行偏离控制分析，形成偏离控制分析结果数据。
3、在本专利技术中，该方法通过获取同类型氢氧燃料电池的电池堆运行温度数据来建立合理的电池水含量控制参考基础数据，进而在进行实时水含量数据分析时提供可靠的对比偏离分析数据，更加合理且准确的确定实际运行时电池堆的水含量偏离状态，为采取合理的水含量调整控制提供了精确的数据依据。同时，在对电池堆进行实时水含量的数据分析时，考虑利用氢氧反应的化学状态入手结合反应时电子流动产生的电流更加精确的确定出反应所产生的水量，进而综合外部环境温度和空气湿度来确定水含量的实时变化情况，实现对水含量的精确确定，大大提高了对电池堆实时水含量确定的精度和准确度。为后续进行偏离分析和控制调整的处理提供了重要且准确的数据基础。
4、作为一种可能的实现方式，包括获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆运行温度对应的第一水含量数据和电池堆使用寿命对应的第二水含量数据，通过第一水含量数据和第二水含量数据形成水含量控制数据，包括：获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆在不同运行温度sopr下对应的正常水含量范围，形成运行温度-水含量关系数据，第一水含量数据为温度-水含量关系数据；获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆在不同使用寿命luse下对应的正常水含量范围，形成使用寿命-水含量关系数据，第二水含量数据为使用寿命-水含量关系数据；结合运行温度-水含量关系数据和使用寿命-水含量关系数据，形成使用寿命-运行温度-水含量对应控制关系数据：(sopr，luse)~rw，rw表示使用寿命-运行温度-水含量对应控制关系数据中的水含量；水含量控制数据为使用寿命-运行温度-水含量对应控制关系数据。
5、在本专利技术中，电池堆需要保证一定的水含量才能有效的降低阻值，进而一定程度的提高反应的状况。而决定电池堆水含量的多少，主要影响因素来自电池堆内的温度情况和电池堆的使用寿命。温度决定了空气的湿度，进而起到限定电池堆中水蒸气含量的作用，进而促进或者降低反应产生的水的移动，使得电池堆内部的水含量发生相对较大的变化。电池堆在不同的使用寿命阶段，由于性能会随着使用的时间而逐步下降，从反应上和最佳工作状态下的水含量都会有较大的变化，如果进按照刚生产处的电池堆状态来确定水含量会造成对水含量状态计算的较大误差。因此，在获得基于同类型电池堆的水含量大数据时，重点考虑电池堆内部的温度变化和电池堆的使用寿命对电池堆中水含量的影响。需要说明的是，一方面在获得单独的温度相对燃料电池的水含量变化数据以及使用寿命相对电池堆的水含量变化数据时，可能分别对应的水含量范围是一个较宽的范围，在将基于两种因素对水含量影响的数据整合成一个整体的寿命-运行温度-水含量对应控制关系数据后可以根据需要对相应的水含量范围进行调整，尤其是缩小，可以提高后续分析的准确度；另一方面，电池堆内部存在电池堆的反应区域的温度和反应区域外注入反应交换膜等的温度，而为了提高对于水含量分析的准确度，所确定的运行温度是以需要保存水的反应膜作为对象考察的温度。
6、作为一种可能的实现方式，在监测控制周期内采集目标电池堆的电流数据，并进行反应生成水的重量确定，形成反应水重量数据，包括：确定监测控制周期tmon，在监测控制周期tmon内获取目标电池堆产生的有效电流ival；根据有效电流ival确定在监测控制周期tmon内目标电池堆实际产生的电荷量qpro；根据电荷量qpro，结合目标电池堆的化学反应性质，确定目标电池堆在监测控制周期tmon内的反应水重量wche。
7、在本专利技术中，可以理解的是，对于监测控制周期来说可以根据需要进行设定，周期时间越短，所获得的数据就越接近实时数据，可以进一步提高分析的准确度。在进行实时水含量的数据获取时，采用了基于电池堆形成的供应电流来确定电荷量，进而根据氢氧反应化学式来确定出形成的水量，进而获取在周期内电池堆反应产生的水量，这样分析相比进行湿度、电阻等方式间接获取的方式更加简单且本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池堆的水含量控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆运行温度对应的第一水含量数据和电池堆使用寿命对应的第二水含量数据，通过所述第一水含量数据和所述第二水含量数据形成水含量控制数据，包括：
3.根据权利要求2所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述在监测控制周期内采集所述目标电池堆的电流数据，并进行反应生成水的重量确定，形成反应水重量数据，包括：
4.根据权利要求3所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述根据所述有效电流Ival确定在所述监测控制周期Tmon内所述目标电池堆实际产生的电荷量Qpro，包括：
5.根据权利要求4所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述根据所述电荷量Qpro，结合所述目标电池堆的化学反应性质，确定所述目标电池堆在所述监测控制周期Tmon内的反应水重量Wche，包括：
6.根据权利要求5所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取环境温度数据和所述目标电池堆在所述监测控制
7.根据权利要求6所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取所述目标电池堆的反应温度数据，根据所述反应水重量数据和所述水含量变化数据，并结合所述电池水含量控制数据，进行水含量偏离分析，形成水含量偏离分析结果数据，包括：
8.根据权利要求7所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取所述目标电池堆在所述监测控制周期Tmon内的平均反应温度Sres，并根据所述平均环境温度Senv，确定在所述监测控制周期Tmon内的所述实时运行温度Scur，包括：
9.根据权利要求8所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述对比所述实时正常水含量Rcur和所述实时水含量Wcur，确定实时水含量偏离率P，并根据所述实时水含量偏离率P形成水含量偏离分析结果数据，包括：
10.根据权利要求9所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述根据所述水含量偏离分析结果数据，进行偏离控制分析，形成偏离控制分析结果数据，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电池堆的水含量控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取与目标电池堆同类型的燃料电池的电池堆运行温度对应的第一水含量数据和电池堆使用寿命对应的第二水含量数据，通过所述第一水含量数据和所述第二水含量数据形成水含量控制数据，包括：
3.根据权利要求2所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述在监测控制周期内采集所述目标电池堆的电流数据，并进行反应生成水的重量确定，形成反应水重量数据，包括：
4.根据权利要求3所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述根据所述有效电流ival确定在所述监测控制周期tmon内所述目标电池堆实际产生的电荷量qpro，包括：
5.根据权利要求4所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述根据所述电荷量qpro，结合所述目标电池堆的化学反应性质，确定所述目标电池堆在所述监测控制周期tmon内的反应水重量wche，包括：
6.根据权利要求5所述的电池堆的水含量控制方法，其特征在于，所述获取环境温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐志刚，马春宏，
申请(专利权)人：新研氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。