[发明专利]用于具有同时负载跟踪的燃料电池堆流量控制的系统和方法

权利要求书

1.一种方法，所述方法包括：

经由至少一个控制器确定电压设定点，以在电压控制模式下操作燃料电池堆，其中，所述燃料电池堆具有阴极侧和阳极侧，所述阳极侧通过膜与所述阴极侧隔开；

基于所述电压设定点和通过所述阴极侧的期望的氧气流速将至少一个阴极流量致动器致动到初始状态；

检测由所述燃料电池堆产生的堆电流，所述堆电流与所述至少一个阴极流量致动器在所述初始状态时的操作对应；

经由所述至少一个控制器基于所述堆电流计算通过所述阴极侧的氧气流速，其中，所述氧气流速与所期望的氧气流速不同；

经由所述至少一个控制器将所述氧气流速与所期望的氧气流速进行比较；

响应于所述氧气流速与所期望的氧气流速不同，修改所述至少一个阴极流量致动器的致动，以减小所期望的氧气流速与所述氧气流速之间的差异，从而在没有流速传感器的情况下提供氧气流量反馈；以及

经由所述至少一个控制器监测所期望的氧气流速和所述氧气流速之间的所述差异的持续时间，以确定是否所述差异保持恒定的时间长于预定时间段，从而检测所期望的氧气流速中来自燃料电池堆内的冰堵塞、燃料电池堆内的碎屑聚集和燃料电池堆内的制造公差变化中至少一个的干扰。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

反复确定所产生的堆电流，计算所述氧气流速，将所述氧气流速与所期望的氧气流速进行比较，并修改所述至少一个阴极流量致动器的致动，直到所期望的氧气流速与所述氧气流速之间的所述差异低于预定阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中修改所述至少一个阴极流量致动器的致动包括修改阴极背压阀的致动。

4.根据权利要求1所述的方法，其中修改所述至少一个阴极流量致动器的致动包括修改阴极旁路阀的致动。

5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述堆电流计算所述氧气流速包括使用以下公式：

其中R是理想气体常数，T是所述燃料电池堆的温度，I是所述堆电流，n_c是所述燃料电池堆中的燃料电池数，是从相应通道到相应电极的氧气输送阻力，是输入到所述燃料电池堆的氮的摩尔分数，F是法拉第常数，A_cell是所述燃料电池的有效面积，p_tot是输入到所述燃料电池堆的所述阴极侧的压力，是输入到所述燃料电池堆的氧气的摩尔分数，RH是所述燃料电池堆的相对湿度，以及p_sat是饱和压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其中以所述电压控制模式操作所述燃料电池堆包括在阴极化学计量小于1.3进行的操作。