一种基于空气子系统的DC输入电流传感器的故障诊断方法及系统与流程

本发明涉及燃料电池的，尤其涉及一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法及系统。

背景技术：

1、燃料电池发动机是一种采用氢气作为燃料，通过与氧气反应生成电能的无排放动力设备。这一清洁能源技术具有高效、低排放和零污染的特性。相较于传统的内燃机，燃料电池发动机在效率、排放和能源可再生利用方面具有优势。

2、然而，燃料电池在不同工况点的运行功率需要与当前的工况相适应。若负载过高，会导致氢气的不必要消耗并降低发动机效率；若负载过低，则可能导致输出功率不足并影响正常使用。为解决这一问题，通常使用dc/dc控制器将燃料电池输出的不可调节的直流电源转换为可调节的直流电源，从而控制燃料电池发动机的负载升降。若dc/dc控制器出现故障，可能会导致上述问题出现。因此，及时判断dc/dc控制器是否存在故障对于整个燃料电池发动机的正常运行至关重要。为此，本发明提供了一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，具体步骤包括：

3、s1，读取空压机转速，对应空压机map曲线数据，确定该空压机转速所对应的空气流量；

4、s2，读取三通阀开度，对应三通阀流量分配曲线，确定该开度下的主路空气流量，以确定入堆空气流量；

5、s3，根据入堆空气流量得到燃料电池的理论输出电流；

6、s4，在步骤s3的入堆空气流量下读取设置于系统中的dc输入电流传感器的实际输出电流；

7、s5，将理论输出电流与实际输出电流之间的差值与预设阈值相比对，根据比对结果确定dc输入电流传感器是否出现异常，并针对是否出现异常调整系统的运行策略。

8、作为上述技术方案的进一步描述，在步骤s5中：

9、包括s51，若理论输出电流与实际输出电流的差值大于预设阈值，则判定dc输出电流传感器故障，燃料电池控制器控制发动机降载到安全功率，并发出故障信号；

10、还包括s52，若理论输出电流与实际输出电流的差值不大于预设阈值，则判定dc输出电流传感器无故障，燃料电池发动机正常运行。

11、作为上述技术方案的进一步描述，在步骤s3中建立分析模型，通过分析模型得到燃料电池的理论输出电流的计算方法如下：

12、

13、其中a为电堆电流；

14、f为法拉第常数，96485c/mol；

15、t为空气计量比；

16、n为电堆所含单电池片数；

17、vair.t为三通阀主路空气流量，nl/min；

18、ρo2为氧气密度，g/l；

19、ρair为空气密度，g/l。

20、作为上述技术方案的进一步描述，在步骤s5中，与所述预设阈值进行比较的数值为理论输出电流与实际输出电流差值的绝对值。

21、作为上述技术方案的进一步描述，在步骤s2中，三通阀流量分配曲线中包括对应多种开度的流量分配曲线。

22、作为上述技术方案的进一步描述，在步骤s1与步骤s2中，空压机map曲线数据与三通阀流量分配曲线均预植入至所述燃料电池控制器中。

23、一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法的系统，包括电堆；

24、燃料电池控制器，所述燃料电池控制器通过dc/dc控制器与所述电堆电性连接；

25、空压机，所述空压机通过中冷器以及三通阀与增湿器相连通，所述增湿器与所述电堆相连接；

26、所述增湿器的出口处连接有节气门，所述节气门与尾排相连接；

27、所述燃料电池控制通过比对dc/dc控制器中实际输出电流与理论输出电流，计算两者的差值后与预设阈值进行比对，根据比对结果，所述燃料控制器对燃料电池采取处理措施。

28、作为上述技术方案的进一步描述，比对结果为差值的绝对值大于预设阈值，所述燃料电池控制器降低燃料电池运行功率，并发出报警信号；

29、比对结果为差值的绝对值不大于预设阈值，则燃料电池保持当前状态运行。

30、作为上述技术方案的进一步描述，所述燃料电池控制器通过can总线与空压机、三通阀、dc/dc控制器以及节气门电性连接。

31、作为上述技术方案的进一步描述，所述三通阀包括主路与旁路，在确定理论输出电流时，先确定三通阀主路空气流量，即入堆空气流量。

32、本发明具有如下有益效果：

33、1、本发明通过无需添加额外的传感器，燃料电池控制器可以结合算法快速准确地检测出输入电流传感器是否存在故障。一旦识别出故障，系统可以自动且快速地做出反应，降低发动机的运行功率并发出报警信号，同时准确定位故障部位。可以有效减少燃料电池发动机出现超载或低载的情况，从而降低对燃料电池发动机性能的影响。

技术特征：

1.一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，在步骤s5中：

3.根据权利要求1所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，在步骤s3中建立分析模型，通过分析模型得到燃料电池的理论输出电流的计算方法如下：

4.根据权利要求2所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，在步骤s5中，与所述预设阈值进行比较的数值为理论输出电流与实际输出电流差值的绝对值。

5.根据权利要求1所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，在步骤s2中，三通阀流量分配曲线中包括对应多种开度的流量分配曲线。

6.根据权利要求1所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法，其特征在于，在步骤s1与步骤s2中，空压机map曲线数据与三通阀流量分配曲线均预植入至所述燃料电池控制器中。

7.一种基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法的系统，其特征在于，包括电堆；

8.根据权利要求7所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法的系统，其特征在于，比对结果为差值的绝对值大于预设阈值，所述燃料电池控制器降低燃料电池运行功率，并发出报警信号；

9.根据权利要求7所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法的系统，其特征在于，所述燃料电池控制器通过can总线与空压机、三通阀、dc/dc控制器以及节气门电性连接。

10.根据权利要求7所述的基于空气子系统的dc输入电流传感器的故障诊断方法的系统，其特征在于，所述三通阀包括主路与旁路，在确定理论输出电流时，先确定三通阀主路空气流量，即入堆空气流量。

技术总结
本发明公开了一种基于空气子系统的DC输入电流传感器的故障诊断方法及系统，包括读取空压机转速和三通阀开度，确定空气流量和燃料电池输出电流，比对理论输出电流与实际输出电流的差值并与预设阈值相比对，根据比对结果采取对应处理措施。系统包括应用上述方法的系统。本发明可在识别出故障后，系统可以自动且快速地做出反应，降低发动机的运行功率并发出报警信号，同时准确定位故障部位。可以有效减少燃料电池发动机出现超载或低载的情况，从而降低对燃料电池发动机性能的影响。

技术研发人员：孙铁生,王肖奎,张潇丹,方川
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29