(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111600786.7 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 深圳氢时代新能源科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙岗区平湖街 道鹅公岭丽 新路2号 (72)发明人 贺迪华　肖森林　马杰　 (74)专利代理 机构 深圳中细软知识产权代理有 限公司 4 4528 专利代理师 袁文英 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种燃料电池的建模方法以及模拟方法 (57)摘要 本发明实施例公开了一种燃料电池的建模 方法。 该方法包括： 确定燃 料电池组的参数， 参数 至少包括氢分压、 氧分压、 燃 料电池的温度、 电解 质膜含水量， 根据燃料电池组的参数， 构建燃料 电池组模型； 基于供给管的气体体积为入口气体 减去排气之差与阳极通道或阴极通道反应中消 耗的气体的和， 以及出口气体速率与内部气体分 压的比率为恒定值， 构建供给管模型； 根据产生 氢的燃料， 构建燃料处理器模型； 基于燃料电池 组的实际电压与最大电压之间的差值表示未转 换为电能并以热量形式释放的能量， 构建冷却系 统模型。 通过上述方法， 对燃料电池的各个部分 进行单独建模， 以及在构建燃料电池组模型时考 虑了燃料电池的温度变化对模型参数的影响， 提 高了模型的准确性。 权利要求书3页 说明书11页 附图5页 CN 114491947 A 2022.05.13 CN 114491947 A 1.一种燃料电池的建模方法， 其特 征在于， 该 方法包括： 确定燃料电池组的参数， 所述参数至少包括氢分压、 氧分压、 燃料电池的温度、 电解质 膜含水量， 根据所述燃料电池组的参数， 构建燃料电池组模型； 基于供给管的气体体积为入口气体减去排气之差与阳极通道或阴极通道反应中消耗 的气体的和， 以及出口气体速率与内部气体分压的比率 为恒定值， 构建供 给管模型； 根据产生氢的燃料， 构建燃料处 理器模型； 基于燃料电池组的实际电压与最大电压之间的差值表示未转换为电能并以热量形式 释放的能量， 构建冷却系统模型。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述构建燃料电池组模型， 包括： 根据燃料电池组的参数以及电化学 热力学原理， 得到单燃料电池的极化曲线表示； 根据所述单燃料电池的极化曲线表示， 得到所述燃料电池组的极化曲线表示； 根据所述燃料电池组的极化曲线表示， 构建燃料电池组模型。 3.如权利要求1或2所述的方法， 其特 征在于， 所述构建燃料电池组模型， 包括： 根据所述燃料电池组的参数以及根据电容器， 构建燃料电池组模型。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 根据燃料电池组 的参数以及电化学热力学原 理， 得到单燃料电池的极化曲线表示： VFC＝Enernst‑Vohmic‑Vact‑Vconc 其中， VFC为单燃料电池的电压； Enernst为单燃料电池中无损耗的开路电压； Vohmic为由于单燃料电池中电子和离 子运动的阻力而产生的显著电压降； Vact为单燃料电池中阳极和阴极处的激活压降； Vconc为由于活性物质浓度降低而产生的压降。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 根据所述单燃料电池的极化曲线表示， 得到 所述燃料电池组的极化曲线表示： VFC， Stack＝n*VFC 其中， VFC， Stack为燃料电池组的电压， 所述燃料电池组由n个单燃料电池组成， 其中， n为 正整数。 6.如权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 通过以下公式确定 Enernst： 其中， PH2和PO2分别为氢分压和氧分压； T为燃料电池的温度； 通过以下公式组确定Vohmic： Vohmic＝＝iFC*(RM+RC) 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114491947 A 2其中， RC为电极对电子通过的固定电阻； ρM为导电膜电阻率； A为导电膜有效面积； l为导 电膜厚度； Jn 为空载时燃油消耗 量的电流密度； R为全局常数； F为是法 拉第常数； 通过以下公式组确定Vact： 其中， iFC为单燃料电池的电流； ζ1、 ζ2、 ζ3、 ζ4为模型参数； 为催化剂表面的氧浓度； 通过以下公式确定Vconc： 其中， J为燃油消耗 量的电流密度。 7.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 根据所述燃料电池组的参数以及根据电容 器， 构建燃料电池组模型， 包括： VFC＝Enernst‑υC‑Vohmic 其中， τ 为激活电压和浓度下降产生的时间常数； C为电容器的电容。 8.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述构建供 给管模型， 包括： 利用理想气体定律， 分别得 出氢气分压和氧气分压： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114491947 A 3