[发明专利]用于控制具有氢燃料注入器/喷射器的燃料电池系统的方法

说明书

一种用于控制具有氢燃料注入器/喷射器和控制系统的燃料电池系统的方法，包括：确定与稳定状态下的选定的功率水平相关联的氢燃料消耗率，确定与选定的功率水平和注入器/喷射器相关联的模拟氢燃料流率，确定与注入器/喷射器相关联的模拟有效流通面积，确定注入器/喷射器的真实有效流通面积，以及使用有效流通面积来计算或调节：指令信号；氢燃料流率、阳极泄漏率和阳极排出阀流率中的至少一者的估计或估计误差。

技术领域

引言

本公开总体上涉及用于运行和控制具有氢燃料注入器/喷射器（injector/ejector）的燃料电池系统的方法。

燃料电池系统通过利用彼此电化学连通设置的阳极和阴极将氢和氧转化为水和电来运行。

注入器、喷射器或组合的注入器/喷射器用于响应发送到注入器/喷射器的控制信号以计量的速率将氢气引入阳极。然而，注入器/喷射器的有效孔口面积（effectiveorifice area）可能随时间和部件而变化，这可能导致燃料电池系统性能的不期望的变化。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种用于控制具有氢燃料注入器/喷射器和控制系统的燃料电池系统的方法。在该实施例中，该方法包括：确定与稳定状态下的选定的功率水平相关联的氢燃料消耗率ṅ_TrsntConsum；获得与选定的功率水平和注入器/喷射器相关联的模拟氢燃料流率ṅ_{injSp_Model}；估计注入器/喷射器的真实有效流通面积A_{Eff_True}，其中），并且A_{Eff_Model}是与注入器/喷射器相关联的模拟有效流通面积；以及使用有效流通面积A_{Eff_True}来计算或调节：指令信号；氢燃料流率、阳极泄漏率和阳极排出阀流率中的至少一者的估计或估计误差。

在稳定状态下的选定的功率水平下，阳极压力可以保持在恒定压力。模拟氢燃料流率ṅ_{injSp_Model}可以从与控制系统相关联的第一查找表中获得，或者可以由控制系统计算。类似地，模拟有效流通面积A_{Eff_Model}可以从与控制系统相关联的第二查找表中获得，或者可以由控制系统计算。该方法还可包括在选定的功率水平和稳定状态下运行燃料电池系统，以便确定与稳定状态下的选定的功率水平相关联的氢燃料消耗率ṅ_TrsntConsum。

燃料电池系统可以包括可操作地与注入器/喷射器相关联的比例-积分-自适应（PIA）控制器。此外，真实有效流通面积A_{Eff_True}可以使用来估计，其中并且。在这些等式中，A_geo是在校准事件时可确定的注入器/喷射器的孔口面积，Coeff_DC是在校准事件时可确定的注入器/喷射器的孔口排放系数，a^new是更新的适应项，Fx是从PIA控制器输出的注入器/喷射器流量调节因子，ṅ_{Leak_Model}是通过计算的阳极泄漏率，I_A是PIA控制器的积分增益，p_A是PIA控制器的比例增益，e是由ṅ_{injSp_Model} - ṅ_TrsntConsum模拟PIA控制器的误差，是误差e的时间积分，且a^old是存储在与控制系统相关联的非易失性存储器中的先前的适应项。

该方法还可以包括将更新的适应项a^new存储在非易失性存储器中，或者可以包括用更新的适应项a^new替代存储在非易失性存储器中的先前的适应项a^old。此外，阳极泄漏率ṅ_{Leak_Model}可以是存储在非易失性存储器中的平均阳极泄漏率。