【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氢燃料电池动力系统，特别涉及一种氢燃料电池供应-循环回路系统的过氢量观测方法。
技术介绍
1、氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。它的基本原理可以看作是电解水的逆反应，其中氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子并通过外部的负载到达阴极，从而实现发电功能。
2、由于氢燃料电池在使用过程中释放的热量相对较少，其能量转化效率远高于内燃机。而以氢气作为能源载体的氢燃料电池汽车，其能量效率比传统内燃机汽车可提升2.5倍，能极大地促进新能源汽车产业和现代物流业的发展。因此，氢燃料电池具有帮助解决当今全球变暖、能源紧缺等问题的潜力，近年来已成为国家大力支持发展的关键技术之一，我国已将燃料电池动力系统列入国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项。
3、虽然氢燃料电池已经逐渐的受到研究人员的重视，但是其中还是存在着较多的挑战。例如，氢燃料电池系统在运行过程中常因负载快速变化而导致供氢量不足，即过氢量＜1的情况，这会影响电堆中的化学反应速率，甚至对质子交换膜造成不可逆损伤；而当过氢量＞2时，会给氢气循环泵带来过大的运行负担，导致其消耗功率增加甚至出现过载。
4、为了避免氢气供应不足或供应过剩，需要精确调节过氢量,但过氢量无法直接通过工具测量得到，目前所使用的方法之一是使用流量传感器，在氢燃料电池系统的阳极回路中安装流量传感器，通过比较实际流量与理论需求量的差异，可以计算出过氢量。另外也有研究人员使用气体分析仪器对阳极回路中的气体成分进行分
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种氢燃料电池供应-循环回路系统的过氢量观测方法，实现了对过氢量的实时观测，便于对氢燃料电池阳极氢气供应-循环回路的工作状态的过氢量进行实时监测和维护。
2、一种氢燃料电池供应-循环回路系统的过氢量观测方法，具体包括以下步骤：
3、步骤s1：建立氢燃料电池系统供应-循环回路，循环回路包括依次设置的储氢瓶、流量控制阀、供应歧管、氢燃料电池、回流歧管、氢气循环泵，且氢气循环泵连接于流量控制阀和供应歧管之间的位置处，使得回流歧管中的氢气能够通过供应歧管再进入氢燃料电池的阳极流道中。
4、步骤s2：基于上述步骤中的氢燃料电池系统，在控制电压和电流的干扰下得到实时变化的系统状态量，建立扩张状态观测器，扩张状态观测器位于氢燃料电池阳极流道的出口和回流歧管之间，通过得到阳极过氢量观测值表达式并对其进行实时观测，以得到过氢量，过氢量观测值表达式为：
5、
6、定义：式中，为过氢量观测值， u fcv为流量控制阀电压； w fcv_max为流量控制阀允许通过的最大质量流量； v rm为回流歧管体积； r h2为氢气气体常数； t rm为回流歧管温度； q2与循环泵流量相关，为系统不确定性，在未安装流量计的前提下无法直接测量，为 q2观测值即系统不确定性估计； n cell为单电池数； i st为氢燃料电池阳极供应-循环系统电流（视为干扰）； m h2为氢气摩尔质量； f为法拉第常数。
7、通过采用上述的技术方案，氢燃料电池供应-循环回路系统的状态量在控制电压和电流干扰下实时变化，通过将这些变化的状态量同扩张状态观测器的状态量相结合，经过氢量的定义式推导出其观测值表达式，实现基于扩张状态观测器的过氢量实时观测，确保氢燃料电池工作状态的实时监测和安全性。
8、与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：
9、回流歧管满足质量守恒定律，基于该公式及回流歧管入口、出口处分别满足的关系式得到了扩张状态观测器的状态量定义及状态空间表达式，将氢燃料电池的状态量与观测器关联起来，实现观测的实时性；本专利技术基于不同电流条件下氢燃料电池阳极供应-循环系统中各个状态量的变化，实时观测出过氢量，确保了氢燃料电池的工作稳定性和安全性，为过氢量的控制及氢燃料电池工作状态监测、故障诊断等打下良好基础。
10、本专利技术采用扩张状态观测器实现对扰动的不敏感和自适应，该扩张状态观测器适用于观测未知的状态变化率的系统，自抗扰效果好，鲁棒性强。
11、附图说明
12、图1是本实施例中氢燃料电池供应-循环回路系统的示意图；
13、图2是本实施例中氢燃料电池阳极过氢量观测原理示意图；
14、图3是本实施例中变工况下对应的电流值的示意图；
15、图4是本专利技术氢燃料电池阳极过氢量在稳态工况下的观测结果示意图；
16、图5是本专利技术氢燃料电池阳极过氢量在变工况下的观测结果示意图。
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1.一种氢燃料电池供应-循环回路系统过氢量观测方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池供应-循环回路系统过氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷玲，高梦涵，钟顺彬，张举斌，
申请(专利权)人：福建久策气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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