一种燃料电池堆输出状态估计系统及估计方法技术方案

一种燃料电池堆的输出状态估计系统及估计方法，包括燃料电池堆、燃料电池负载、燃料电池管理单元和燃料电池输出控制单元，燃料电池管理单元还包括燃料电池堆参数记录单元和燃料电池堆状态估计单元，燃料电池输出状态估计单元依据燃料电池理论最大输出功率Ｐｍａｘ１和燃料电池当前输出功率Ｐ，估计当前燃料电池的输出状态Ｓ（实际输出占理想输出的百分比Ｓ，即Ｓ＝Ｐ／Ｐｍａｘ１×１００）和最大输出能力Ｐｍａｘ３。本发明专利技术的有益效果是可以实时近似估计燃料电池堆的运行状态和当前的最大输出能力，可以作为燃料电池输出状态估计和系统控制的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及燃料电池的输出状态估计技术。
技术介绍
燃料电池在实际使用过程中，其输出能力通常受到多方面因素影响，现有技术中， 缺乏输出状态合理有效的估计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种燃料电池堆输出状态的估计方法，以克服现有技术的不足。本专利技术的技术方案是一种燃料电池输出状态估计系统，包括燃料电池堆、燃料电 池堆负载、燃料电池堆管理单元和燃料电池堆输出控制单元，燃料电池堆通过线路向负载 供电，燃料电池堆输出控制单元通过控制线控制燃料电池堆的输出，燃料电池堆管理单元 包括燃料电池堆单电池电压检测单元、燃料电池堆输出电流检测单元、燃料电池堆输出电 压检测单元和燃料电池堆通讯单元，燃料电池堆管理单元通过燃料电池堆单电池电压检测 单元、燃料电池堆输出电流检测单元和燃料电池堆输出电压检测单元获取数据，并通过燃 料电池通讯单元与燃料电池堆输出控制单元进行数据交换，其特征在于所述燃料电池堆管 理单元还包括燃料电池堆参数记录单元和燃料电池堆输出状态估计单元，所述燃料电池堆 参数记录单元存储燃料电池堆出厂极化曲线和燃料电池堆运行数据，所述燃料电池堆输出 状态估计单元接受燃料电池堆单电池电压检测单元、燃料电池堆输出电流检测单元和燃料 电池堆输出电压检测单元传输来的信号，燃料电池堆输出状态估计单元与燃料电池堆参数 记录单元和燃料电池堆通讯单元进行数据交换，依据据估计方法作出估计。本专利技术所述一种燃料电池堆输出状态估计系统的估计方法，其特征在于所述估计 方法包括以下步骤a、测试并记录燃料电池堆出厂的极化曲线及燃料电池堆出厂时的最大输出功率 Pmax，将数据存储在燃料电池堆管理单元的燃料电池堆参数记录单元；b、标定燃料电池堆在实际使用工况下的电压平均衰减速率Vt，并存储在燃料电池 堆管理单元的燃料电池堆参数记录单元；C、实时监测并在燃料电池堆管理单元的燃料电池堆参数记录单元存储燃料电池 堆的累计运行时间Ttotal，d、实时监测并存储燃料电池堆的输出电流I、总电压V和每节燃料电池的电压；e、燃料电池堆估计单元根据预置估计方法和燃料电池堆单电池电压检测单元、燃 料电池堆输出电流检测单元、燃料电池堆输出电压检测单元和燃料电池堆参数记录单元传 输来的数据，估计燃料电池堆输出状态；f、燃料电池堆输出状态估计方法为根据燃料电池堆参数记录单元存储的燃料 电池堆出厂的极化曲线和燃料电池堆输出电流检测单元传输来的当前燃料电池堆输出电流I，计算出当前燃料电池堆按出厂的极化曲线应有的输出电压值V0，然后测算当前燃料 电池输出电流I下，燃料电池理论最大输出功率Prnaxl，即Pmaxl = (VO-VtXTtotal) X I， 再根据燃料电池输出电流检测单元和燃料电池输出电压检测单元传输来的当前燃料电池 输出电流I和燃料电池输出电压V计算燃料电池当前输出功率P，即P = VX I，最后依据 燃料电池理论最大输出功率Pmaxl和燃料电池当前输出功率P，估计当前燃料电池的输出 状态S，即实际输出占理想输出的百分比S，即S = P/Pmaxl X 100 ；根据燃料电池堆出厂时 最大功率下的输出电流Imax计算当前燃料电池堆理论最大输出功率Pmax2，即Pmax2 = (Vmax-VtXTtotal) X Imax，则近似估计当前燃料电池堆的最大输出能力Pmax3，即Pmax3 =Pmax2XS。本专利技术的有益效果是可以实时近似估计燃料电池堆的运行状态，可以作为燃料电 池堆输出状态估计和系统控制的依据。附图说明本专利技术共有附图二幅，其中图1是本专利技术燃料电池堆输出状态的估计系统的原理框图，图2是燃料电池堆出厂的极化曲线的示意图。附图中，100、燃料电池堆，200、燃料电池堆电流传感器，300、燃料电池堆负载继电 器，400、燃料电池堆负载，500、燃料电池堆管理单元，501、燃料电池堆单电池电压检测单 元，502、燃料电池堆输出电流检测单元，503、燃料电池堆输出电压检测单元，504、燃料电池 堆参数记录单元，505、燃料电池堆输出状态估计单元，506、燃料电池堆通讯单元，600、燃料 电池堆输出控制单元。具体实施方式以40kw燃料电池堆的状态估计为例对本专利技术作进一步说明。燃料电池堆输出状态的估计系统包括燃料电池堆100、燃料电池堆负载400、燃料 电池堆管理单元500和燃料电池堆输出控制单元600，燃料电池堆100通过线路向燃料电池 堆负载400供电，燃料电池堆输出控制单元600通过控制线控制燃料电池堆100的输出，燃 料电池堆管理单元500包括燃料电池堆单电池电压检测单元501、燃料电池堆输出电流检 测单元502、燃料电池堆输出电压检测单元503和燃料电池堆通讯单元506，燃料电池堆管 理单元500从燃料电池堆100获取管理单元需要的数据，并通过燃料电池堆通讯单元506 与燃料电池堆输出控制单元600进行数据交换，燃料电池堆管理单元500还包括燃料电池 堆参数记录单元504和燃料电池堆输出状态估计单元505，燃料电池堆参数记录单元504存 储燃料电池堆出厂极化曲线和燃料电池堆运行数据，燃料电池堆输出状态估计单元505接 收燃料电池单电池电压检测单元501、燃料电池堆输出电流检测单元502和燃料电池输出 电压检测单元503传输来的信号，燃料电池堆输出状态估计单元505与燃料电池堆参数记 录单元504和燃料电池堆通讯单元506进行数据交换，依据据估计方法作出估计。具体估计如下a、测试并记录燃料电池堆100出厂的极化曲线及燃料电池堆100出厂时的最大输 出功率Pmax，极化曲线如图2所示，最大输出功率Pmax为40kw，根据极化曲线测算的理想权利要求1.一种燃料电池堆输出状态估计系统，包括燃料电池堆(100)、燃料电池负载000)、 燃料电池堆管理单元(500)和燃料电池堆输出控制单元(600)，燃料电池堆(100)通过线 路向负载(400)供电，燃料电池堆输出控制单元(600)通过控制线控制燃料电池堆(100) 的输出，燃料电池堆管理单元(500)包括燃料电池堆单电池电压检测单元(501)、燃料电池 堆输出电流检测单元(502)、燃料电池堆输出电压检测单元(50 和燃料电池堆通讯单元 (506)，燃料电池堆管理单元(500)通过燃料电池堆单电池电压检测单元(501)、燃料电池 堆输出电流检测单元(50 和燃料电池堆输出电压检测单元(50 获取数据，通过燃料电 池堆通讯单元(506)与燃料电池堆输出控制单元(600)进行数据交换，其特征在于所述燃 料电池堆管理单元(500)还包括燃料电池堆参数记录单元(504)和燃料电池堆输出状态估 计单元(505)，所述燃料电池堆参数记录单元(504)存储燃料电池堆出厂极化曲线和燃料 电池堆运行数据，所述燃料电池堆输出状态估计单元(50 接受燃料电池堆单电池电压检 测单元(501)、燃料电池堆输出电流检测单元(50 和燃料电池堆输出电压检测单元(503) 传输来的信号，燃料电池堆输出状态估计单元(50 与燃料电池堆参数记录单元(504)和 燃料电池堆通讯单元(506)进行数据交换，依据据估计方法作出估计。2.权利要求1所述一种燃料电池堆输出状态估计系统的估计方法，其特征在于所述估本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池堆输出状态估计系统，包括燃料电池堆（１００）、燃料电池负载（４００）、燃料电池堆管理单元（５００）和燃料电池堆输出控制单元（６００），燃料电池堆（１００）通过线路向负载（４００）供电，燃料电池堆输出控制单元（６００）通过控制线控制燃料电池堆（１００）的输出，燃料电池堆管理单元（５００）包括燃料电池堆单电池电压检测单元（５０１）、燃料电池堆输出电流检测单元（５０２）、燃料电池堆输出电压检测单元（５０３）和燃料电池堆通讯单元（５０６），燃料电池堆管理单元（５００）通过燃料电池堆单电池电压检测单元（５０１）、燃料电池堆输出电流检测单元（５０２）和燃料电池堆输出电压检测单元（５０３）获取数据，通过燃料电池堆通讯单元（５０６）与燃料电池堆输出控制单元（６００）进行数据交换，其特征在于所述燃料电池堆管理单元（５００）还包括燃料电池堆参数记录单元（５０４）和燃料电池堆输出状态估计单元（５０５），所述燃料电池堆参数记录单元（５０４）存储燃料电池堆出厂极化曲线和燃料电池堆运行数据，所述燃料电池堆输出状态估计单元（５０５）接受燃料电池堆单电池电压检测单元（５０１）、燃料电池堆输出电流检测单元（５０２）和燃料电池堆输出电压检测单元（５０３）传输来的信号，燃料电池堆输出状态估计单元（５０５）与燃料电池堆参数记录单元（５０４）和燃料电池堆通讯单元（５０６）进行数据交换，依据据估计方法作出估计。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，王克勇，吕颜辉，李加良，戚朋，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]