[发明专利]通过确定受控参量的实际值来控制燃料电池反应物的调控单元的受控参量

说明书

为了确定燃料电池反应物的受控参量的至少一个实际值，以用于以尽可能小的测量误差进行控制，规定：利用调控单元(3)的模型来计算受控参量模型值利用用于测量传感器(Sn)的传感器模型来计算受控参量的实际值的模型值由利用测量传感器(Sn)测量出的受控参量的实际值和受控参量的实际值的利用传感器模型计算出的模型值来计算用于受控参量(RGn)的校正值(RGcorr)，并且作为所述校正值(RGcorr)与利用调控单元(3)的模型计算出的受控参量模型值的总和来计算所述至少一个受控参量的实际值其中，所述受控参量的实际值也在传感器模型中用于计算受控参量的实际值的模型值

技术领域

本发明的技术方案涉及一种用于确定用于燃料电池反应物的调控单元的至少一个受控参量的实际值的方法，其中，利用测量传感器测量受控参量的实际值的测量值；以及一种在用于反应物的调控单元中用于控制燃料电池反应物的受控参量的系统，其中，设有测量传感器，以便测量受控参量的实际值的测量值，以及设有控制单元，在所述控制单元中实现有控制器，所述控制器对在受控参量理论值与受控参量的实际值之间的偏差进行补偿；以及一种燃料电池反应物的调控单元的受控参量的相应的控制。

背景技术

为了按照规定且高效地运行燃料电池，对所输送的气体(反应物)进行调控、特别是在温度、湿度、压力和质量流量方面的调控起决定性的作用。对反应物的错误的调控可能导致功率损失，或者在最坏的情况下导致燃料电池或燃料电池堆的损坏和破坏。特别是，所输送的反应物(例如氧气、也以所输送的空气的形式)的相对湿度在此在许多燃料电池类型中、例如在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中是重要的参量，必须对所述参量进行精确地控制。

因此，为了能够完全充分利用燃料电池的可能性，需要对反应物的调控装置进行精确地控制。这特别是在燃料电池的瞬态和高动态的运行中与高的耗费相关。在此，(高)动态或瞬态的运行特别是理解为燃料电池的输出参量(电压、电流)的快速改变。这特别是在如下试验台上开发燃料电池时存在问题，在所述试验台上通常希望使燃料电池经受动态的试验运行(按照燃料电池的输出量的改变率、亦或负载的改变率的意义)，以便检查或改善燃料电池的特性。但是，即使在燃料电池(例如在机动车中)的实际运行中，对反应物的调控必须能实现燃料电池的瞬态且高动态地运行。特别是将如此快速的改变理解为动态的，即，动态的系统不是达到稳态的状态，而是在各改变之间的瞬态特性被反映。

为了对反应物的调控进行精确地控制，需要在测量技术上检测经控制的参量的实际参量并将其提供给控制装置。因此，测量基础设施(测量传感器、测量值处理装置、测量值分析装置等)也必须能够检测在瞬态的、高动态的运行中的实际参量，在所述瞬态的、高动态的运行中，测量参量可以在时间上非常迅速并且也非常强烈地改变。据此，对测量基础设施的要求同样高。这还由于用于检测测量值的测量传感器经常本身受到正在改变的物理条件(例如温度、压力、质量流、湿度)的影响而变得困难。因此，仅能受限地或者非常耗费地校准所述测量传感器。此外，在测量值检测中还出现无法避免的死区时间，亦即、测量值不是立即可用的，而是在一定的时间之后才可用。所有这些导致所获得的测量结果失真，因此所获得的测量结果、特别是在瞬态的、高动态的运行中的测量结果没有以足够的精度相应于实际出现的物理测量参量。这降低对燃料电池反应物进行调控的可控制性。在此确定了，特别是对相对湿度的测量涉及该问题。对实际参量的非精确地测量也可能特别是在燃料电池的瞬态的、高动态的运行中导致功率损失或者导致燃料电池的损坏或甚至破坏。

发明内容

因此，本发明的目的是给出一种方法和一种设备，以便以尽可能小的测量误差确定燃料电池反应物的受控参量的至少一个实际值，以便能够在控制受控参量时使用所述实际值。

所述目的通过如下方式实现，即，利用调控单元的模型来计算受控参量模型值，利用用于测量传感器的传感器模型来计算受控参量的实际值的模型值，由利用测量传感器测量出的受控参量的实际值的测量值和利用传感器模型计算出的受控参量的实际值的模型值来计算受控参量的校正值，并且将所述至少一个受控参量的实际值计算为所述校正值与利用调控单元的模型计算出的受控参量模型值的总和，其中，所述受控参量的实际值也在传感器模型中用于计算受控参量的实际值的模型值。