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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种航空应用下燃料电池系统失效仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119358254B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411444198.2，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种航空应用下燃料电池系统失效仿真方法是由康乐;林诗轩;刘春媛;毛军逵;单文娟;茅佳兵设计研发完成，并于2024-10-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种航空应用下燃料电池系统失效仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种航空应用下的质子交换膜燃料电池系统的失效仿真方法，包括：确定航空环境变量；建立航空环境对燃料电池C类部件的影响传递函数；建立C类部件性能对电池堆性能的影响传递函数；建立DC‑DC变压器性能与C类部件及电池堆间的性能关系；确定失效标准并判断是否失效，建立起航空外界环境对燃料电池系统性能的影响传递函数。本发明针对航空应用场景下，质子交换膜燃料电池系统可能发生的失效进行快速且准确的仿真，有助于对燃料电池系统在设计和制造过程中的可靠性进行严格把控，为其在航空领域的应用提供支撑。

本发明授权一种航空应用下燃料电池系统失效仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种航空应用下燃料电池系统失效仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定航空环境变量；建立航空器运行时典型工况下的环境集E＝{E1,E2,E3...En}，其中各个Ei表示不同类型的航空环境，包括温度、压力、湿度、倾斜、振动、加速度；步骤2：建立航空环境对燃料电池C类部件的影响传递函数；2.1将质子交换膜电池堆视为质子交换膜燃料电池系统核心的能量转换部件，定义为A类部件，是电能的来源；DC-DC变压器视为能量管理的关键部件，定义为B类部件，用于实现电能的有效分配与优化；其余部件视为辅助类部件，定义为C类部件，是为电池堆提供适宜的操作环境；2.2将C类部件的性能定义为PerC＝{P1,P2,P3...Pn}，其中每个Pi代表一个C类部件的性能，包含其为电堆提供的温度、压力、湿度信号，均受环境集的影响，性能Pi0由式1表示：Pi0＝fE1,E2,E3...En12.3对于各个C类部件而言，当环境集E中的某些参数超出其正常工作范围Base后，燃料电池的性能受到最大工作能力的限制或影响，将这种影响定义为effE，由式2计算： 此时，C类部件的性能定义由式3计算，目的为控制电池堆的边界条件；Pi＝fE1,E2,E3...En·effE3步骤3：建立C类部件性能对电池堆性能的影响传递函数；3.1燃料电池堆的工作原理为氢气与氧气发生氧化还原反应后，生成电能和热能，其总反应式表述为： 其电能数值即表示燃料电池堆的性能输出PerA，其由给定的电流值I和对应生成的电压值Vstack计算得到，Vstack是理论电压Vnernst、活化损失Vact、欧姆损失Vohmic、浓度损失Vconc的函数，由式5计算：Vstack＝Vnernst-Vact-Vohmic-Vconc53.2理论电压Vnernst是当无热量产生的理想情况下，在电堆温度Tst和气体压力时能生成的理论值，即： 3.3活化损失Vact是由于电极反应的活化能障碍而导致的能量损失，受电极表面的反应动力学控制，受Tst和的I影响，即：Vact＝fTst,I73.4欧姆损失Vohmic是由于电解质及电极材料的电阻R造成的电压损失，其中 σ＝fTst,RH9其中Tmem是质子交换膜的温度，σ是膜的电导率，RH是相对湿度，Vohmic＝fTmem,Tst,RH103.5浓度损失Vconc为反应物浓度降低而导致的能量损失，由于扩散效应的限制，反应物的消耗速度若超过其在电解质中重新补充的速度，即会导致浓度下降，电压损失，其与Tst和I有关，写为：Vconc＝fTst,I113.6因此，质子交换膜燃料电池堆的性能输出PerA由下式计算： 其中Tst和Tmem受温度控制系统提供的热流量Q控制，I受系统控制策略控制，因此式12改写为： 右边的自变量均包含于步骤2中形成的PerC中；步骤4：建立DC-DC变压器性能与C类部件及电池堆间的性能关系；DC-DC变压器根据需求改变占空比D，从而调整PerA中的电压信号至所需值，即 同时，VDC为C类部件供电，因此当其处于非正常工作状态时，对C类部件的性能产生影响，此时C类部件中的性能由式计算：Pi＝fE1,E2,E3...En·effE·effDC15剩余电能则输送给负载，作为DC-DC和燃料电池系统的输出Persys，即 步骤5：确定失效标准并判断失效；以质子交换膜燃料电池系统在设计工作环境下的性能输出Perbase作为标准，设定失效标准ineffstand，计算Persys和Perbase的比值与ineffstand比较，判断此时的失效与否，即 完成以上步骤，建立起航空外界环境对燃料电池系统性能的影响传递函数，基于失效标准，完成搭建航空应用下燃料电池系统失效仿真模型。

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