燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器与流程

本申请涉及燃料电池检测，具体涉及一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器。

背景技术：

1、燃料电池电堆由多个单电池串联组装而成，尤其大功率燃料电池电堆其由数百节单电池构成。因此电堆中每个单体的运行状况势必会影响电堆整体的运行情况。

2、现有技术主要针对燃料电池电堆的整体运行状况进行检测，但针对单体运行状态无法进行检测。目前大多数巡检控制器cvm仅能针对整个燃料电池电堆电压及阻抗进行测量，但无法实现各个单体阻抗的检测。一些情况整体燃料电池电堆中某些单体阻抗异常偏高，另外一些单体阻抗异常偏低，最终导致整体电堆阻抗平衡无法发现电堆故障所在。

3、因此，需要一种新的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器，应用于燃料电池电堆运行过程中单体检测及故障在线诊断过程。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器，应用于巡检控制器，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法包括：

4、获取燃料电池电堆中测量单体对应采集的初始电压信号和初始电流信号；

5、采用趋势函数拟合初始电压信号和初始电流信号中偏差成分；

6、从初始电压信号和初始电流信号中分别减去偏差成分，获得稳态电压信号和稳定电流信号；

7、将所述稳态电压信号和稳定电流信号进行傅里叶变换后获得电压信号和电流信号中所包含的幅值、相位角；

8、根据电压和电流信号中所包含的幅值、相位角计算得到单体的阻抗，以便对整体电堆的故障进行在线诊断；

9、其中拟合偏差成分趋势函数的方法包括以下至少一项：多项式拟合法、hodrick-prsecott滤波法、移动平均法。

10、一些选例中，获取燃料电池电堆中测量单体对应采集的初始电压信号和初始电流信号，包括：

11、在处于选择模式时，根据燃料电池电堆中满足选择条件的测量通道和/或单体编号在所有单体中确定所需测量的单体，并获得所需测量单体对应的初始电压信号和初始电流信号；

12、在处于未选择模式时，根据燃料电池电堆中所有单体的单体编号对所有单体进行巡检，并获得每个单体对应的初始电压信号和初始电流信号。

13、一些选例中，根据燃料电池电堆中满足选择条件的测量通道和/或单体编号在所有单体中确定所需测量的单体，包括：

14、获取燃料电池电堆中所有单体对应的电压值和所有电压值的方差，当方差大于评价标准时，选择最低电压值对应的测量通道和/或单体编号来确定待测单体；

15、当方差小于等于评价标准时，选择燃料电池电堆中端板位置处的测量通道和/或单体编号来确定待测单体；

16、其中每个单体对应有测量通道和/或单体编号。

17、一些选例中，根据燃料电池电堆中所有单体的单体编号对所有单体进行巡检，并获得每个单体对应的初始电压信号和初始电流信号，包括：

18、依次获取每个编号对应单体的初始电压信号和初始电流信号，其中燃料电池电堆中每个单体通过设置编号后依次串联连接，且中间单体的编号设置于首节编号和尾节编号之间。

19、一些选例中，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法还包括：

20、同一时间获得所有单体中n个通道对应单体的阻抗，其中n的取值范围为2-5。

21、一些选例中，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法还包括：

22、获得每个测量单体对应的测量结果；

23、根据测量结果和无效校验判断条件确定每个测量单体的校验结果；

24、将测量结果和校验结果上传至燃料电池控制系统，以便燃料电池控制系统确定燃料电池电堆的失效模式；

25、其中，测量结果包括单体对应的阻抗值；校验结果包括有效或无效。

26、一些选例中，根据测量结果和无效校验判断条件确定每个测量单体的校验结果，包括：

27、检测单体阻抗是否在预设范围内，若单体阻抗在预设范围内，则判断单体阻抗测量为有效；

28、若单体阻抗不在预设范围内，则单体阻抗测量为无效。

29、一些选例中，根据测量结果和无效校验判断条件确定每个测量单体的校验结果，包括：

30、检测单体阻抗测量前后的电流误差是否满足检测条件，若是则单体阻抗测量为有效；

31、若否则单体阻抗测量为无效。

32、本说明书实施例还提供一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断的巡检控制器，采用如上述任一项技术方案的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法实现单体阻抗的获得以及结果校验。

33、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

34、通过将单体采集的初始电压信号和初始电流信号进行处理，获得稳态电压信号和稳定电流信号，进而通过傅里叶变换将时域数据转换为频域数据准确计算获得单体的阻抗，从而解决车载应用场景中由系统及检测因素等带来的测量误差导致单体阻抗测量不准确，进而无法根据单体阻抗对整体电堆进行评估的问题。而本说明书实施例不仅可以准确测量燃料电池电堆中每个单体的阻抗，还可以基于精准的单体阻抗对整体电堆进行评估，在电堆出现故障时快速、准确获得故障所在。

技术特征：

1.一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，应用于巡检控制器，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，获取燃料电池电堆中测量单体对应采集的初始电压信号和初始电流信号，包括：

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，根据燃料电池电堆中满足选择条件的测量通道和/或单体编号在所有单体中确定所需测量的单体，包括：

4.根据权利要求2所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，根据燃料电池电堆中所有单体的单体编号对所有单体进行巡检，并获得每个单体对应的初始电压信号和初始电流信号，包括：

5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法还包括：

6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，所述燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法还包括：

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，根据测量结果和无效校验判断条件确定每个测量单体的校验结果，包括：

8.根据权利要求6所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法，其特征在于，根据测量结果和无效校验判断条件确定每个测量单体的校验结果，包括：

9.一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断的巡检控制器，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法实现单体阻抗的获得以及结果校验。

技术总结
本申请提供一种燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器，应用于巡检控制器，燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法包括：获取燃料电池电堆中测量单体对应采集的初始电压信号和初始电流信号，将初始电压信号和初始电流信号分别变换为稳态电压信号和稳定电流信号，将稳态电压信号和稳定电流信号进行傅里叶变换后获得电压、电流信号中所包含的幅值、相位角，根据电压与电流信号中所包含的幅值、相位角计算得到单体阻抗，以便对整体电堆的故障进行在线诊断。本说明书实施例不仅可以准确测量燃料电池电堆中每个单体的阻抗，还可以基于精准的单体阻抗对整体电堆进行评估，在电堆出现故障时快速、准确获得故障所在。

技术研发人员：张宇洲,邵恒,唐厚闻
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13