一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法与流程

本发明涉及燃料电池监测的，尤其涉及一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的发展，燃料电池的技术逐渐成熟，在燃料电池运行的过程中，会产生大量的水，尤其在大电流下，如果产生的水不能够及时排出，残留在流道中，会影响反应气体的正常传输，进而影响燃料电池的性能，甚至产生安全风险。而每个燃料电池中都包含有个多个堆叠的电池单片，每个电池单片的一致性存在差异，反应气体在各个电池单片上的分配并不均匀，对于远离空气进口的电池单片，分配到电池单片的空气减少，在成局部空气饥饿，造成单片性能降低，若未能及时采取处理措施，持续长时间运行可能会导致报单低故障，进而引发燃料电池降载停机。在长时间运行过程中，阴极侧产生的水分会通过扩散作用渗透到阳极，同时阳极侧回流的氢气中携带的水分也会回到阳极。这种情况会导致氢气侧出现堵水单片性能低现象，如果继续长时间运行，氢气侧可能会报单低故障，最终导致燃料电池系统降载停机。此外，质子交换膜处于干化状态也可能对燃料电池性能产生影响。

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，而提出的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，具体步骤包括：

3、步骤1：监测平均单片电压以及最低单片电压，并计算两者差值，比对所述差值与预设阈值，确认所述差值是否大于所述预设阈值，若否进入步骤8；

4、步骤2：在所述差值大于预设阈值时，监测最低单片lf是否大于第一预设标准值，若否则进入步骤5；

5、步骤3：在所述最低单片lf大于所述第一预设标准值时，执行对应操作，并监测最低单片电压是否恢复，若则否进入步骤5；

6、步骤4：在所述最低单片电压已恢复后，可判定为第一故障类型，并进入步骤8；

7、步骤5：监测最低单片hf是否大于第二预设标准值，若否则进入步骤51；

8、步骤6：在所述最低单片hf大于所述第二预设标准值时，执行对应操作后，判断最低单片电压是否恢复，若否则进入步骤52；

9、步骤7，在最低单片电压已恢复，可判定为第二故障类型；

10、步骤8，结束。

11、作为上述技术方案的进一步描述：在步骤5中，还包括步骤51:

12、增加空气流量，并判断单片电压是否恢复，若是则判定为第四故障类型；

13、若否则进入步骤52：判定为第三故障类型。

14、作为上述技术方案的进一步描述：所述第一故障类型为阳极侧堵水，性能恢复后，排气阀开启时间恢复。

15、作为上述技术方案的进一步描述：第二故障类型为膜干，性能恢复后，空气流量恢复，入堆水温依次恢复。

16、作为上述技术方案的进一步描述：第三故障类型为阴极侧堵水，性能恢复后，空气流量恢复。

17、作为上述技术方案的进一步描述：第四故障类型为其他故障，需主动停机并进行排查。

18、作为上述技术方案的进一步描述：在步骤1中，所述平均单片电压与所述最低单片电压均通过燃料电池控制器进行测量，并通过can总线采集数据。

19、作为上述技术方案的进一步描述：在步骤2以及步骤5中，最低单片lf以及最低单片hf均通过燃料电池控制器进行测量，并通过can总线采集数据，在采集最低单片lf以及最低单片hf时，低频阻抗跳转到最低单片号进行测量。

20、作为上述技术方案的进一步描述：所述预设阈值，所述第一标准值以及所述第二标准值均为燃料电池厂商自设数值。

21、一种应用燃料电池单片故障检测及恢复方法的系统，所述系统用于执行上述任一所述的燃料电池单片故障检测及恢复的方法。

22、本发明具有如下有益效果：

23、1、本发明通过可主动识别运行过程中的出现的性能较低的单片，并且在识别出性能较低的单片后，可判断故障的类型，并通过调节策略，调节单片性能以使单片性能恢复，以预防单片故障的出现，提高燃料电池发动机的可靠性。

技术特征：

1.一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，在步骤5中，还包括步骤51:

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，所述第一故障类型为阳极侧堵水，性能恢复后，排气阀开启时间恢复。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，第二故障类型为膜干，性能恢复后，空气流量恢复，入堆水温依次恢复。

5.根据权利要求2所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，第三故障类型为阴极侧堵水，性能恢复后，空气流量恢复。

6.根据权利要求2所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，第四故障类型为其他故障，需主动停机并进行排查。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，在步骤1中，所述平均单片电压与所述最低单片电压均通过燃料电池控制器进行测量，并通过can总线采集数据。

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，在步骤2以及步骤5中，最低单片lf以及最低单片hf均通过燃料电池控制器进行测量，并通过can总线采集数据，在采集最低单片lf以及最低单片hf时，低频阻抗跳转到最低单片号进行测量。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法，其特征在于，所述预设阈值，所述第一标准值以及所述第二标准值均为燃料电池厂商自设数值。

10.一种应用燃料电池单片故障检测及恢复方法的系统，其特征在于，所述系统用于执行权利要求1-8中任一所述的燃料电池单片故障检测及恢复的方法。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池单片故障检测及恢复的方法及系统，步骤包括：监测电压差值，对比预设阈值，不满足进入对应步骤；满足时，监测最低单片LF值，不满足进入对应步骤；满足时，执行对应操作，监测最低单片电压恢复情况；满足时，判定为第一故障类型；否则进入对应步骤；监测最低单片HF值，不满足进入对应步骤；满足时，执行对应操作后，判断最低单片电压恢复情况；否则进入对应步骤；满足时，判定为第二故障类型。系统包括使用上述方法的系统本发明可主动识别运行过程中的出现的性能较低的单片，并且在识别出性能较低的单片后，可判断故障的类型，并调节以使单片性能恢复，以预防单片故障的出现，提高燃料电池发动机的可靠性。

技术研发人员：赵浩阳,郭鑫源,刘然,周宝
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：2024/4/7