CN113161585A - 燃料电池测试台故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中所述故障诊断方法包括如下步骤：检测一异常数据，并根据数据类型延迟T时间；和如果在T时间内检测到的数据均为异常，则判断为检测异常；如果在T时间内检测数据恢复正常，则判断为检测正常。

Description

燃料电池测试台故障诊断方法
技术领域
本发明涉及燃料电池测试技术领域，尤其涉及一燃料电池测试台故障诊断方法。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，是一种高效清洁能源，随着燃料电池技术不断成熟，燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景。在研发过程中和出厂前需要对燃料电池的各项数据进行测试，以便于检测燃料电池的性能是否达到设定的标准。
燃料电池测试台是用于检测燃料电测各项数据的检测设备，其中燃料电测测试台由传感器、执行器、采集器、控制器等部件组成，各个部件的好坏直接影响到燃料电池测试台的安全性、稳定性和可靠性。燃料电池测试台部件故障诊断功能是由传感器，执行器等部件通过采集器的信号传输或者直接与控制器通讯将当前数据传至控制器中，由控制器中相应的程序进行设定与判断完成的。
通过燃料电池测试台可检测出燃料电池的各项性能是否符合设定的标准。因此，当燃料电池测试台故障或者检测过程中燃料电池的检测数据不符时，需要燃料电测测试台做出提示信息甚至停机，以保护燃料电池测试台和被检测的燃料电池。由于燃料电测测试台包括多个不同种类的传感器和执行器，这种传感器和执行器在使用过程中很容易受到环境因素的影响，并且传感器自身也容易产生故障。这就导致燃料电池测试台在检测过程中会频繁停机或者出现警报的误报现象，从而影响到测试台的正常工作，严重影响测试效率。
现有的燃料电池测试台中，一旦有传感器监测到数据异常，即会报警或停机，但是部分异常数据可能是收到干扰产生的，并不是被测试产品本身的故障。另一方面，当燃料电池测试台检测数据异常时，检测人员很难判断当前检测台异常的原因是传感器故障还是环境因素导致的所述传感器暂时性的失效。
发明内容
本发明的一个主要优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，通过所述燃料电池测试台故障诊断方法，有利于提高燃料电池测试台故障判断的方位，减少检修维护的工作难度与工作量。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，可以根据燃料电池测试台故障诊断信息判断当前燃料电池测试台是否具备使用或者需要维护，有助于提高燃料电池测试台使用的安全性。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中所述燃料电池测试台故障诊断方法基于延时判断策略判断数据异常是否按照异常处理，有利于减少误诊断，提高检测的准确性。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，基于所述燃料电池测试台故障诊断方法，可以有效的提高燃料电池测试台故障判断的方位，快速的找到问题点，有利于提高所述燃料电池测试台工作效率。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中在满足测量标椎的基础上将传感器的实时采集数据更改为了延时判断采集，能够准确的判断出传感器是故障信号还是异常干扰信号，提高传感器的稳定性。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中当所述燃料电池测试台检测到一数据异常时，延迟T时间，若T时间内数据均为异常，则判定异常，若T时间后数据恢复正常，则无异常，有利于提高检测准确性。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中当所述燃料电池测试台检测到一数据异常时，若判定异常，根据发生异常的数据是哪一种数据(异常对象)，执行不同的策略(异常处理)，异常对象不同，延迟时间T也不同。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，根据燃料电池测试台故障诊断信息判断当前燃料电池测试台是否具备使用或者需要维护，有助于提高燃料电池测试台使用的安全性。
本发明的另一个优势在于提供一燃料电池测试台故障诊断方法，其中所述燃料电池测试台故障诊断方法以延迟判断判断的方法判断传感器的一异常数据，有利于减少因误判导致的停机，从而有利于提高所述燃料电池测试台的工作效率。
依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一燃料电池测试台故障诊断方法，其中所述故障诊断方法包括如下步骤：
(1)检测一异常数据，并根据数据类型延迟T时间；和
(2)如果在T时间内检测到的数据均为异常，则判断为检测异常；如果在T时间内检测数据恢复正常，则判断为检测正常。
根据本发明的一个实施例，由一传感器检测所述数据，并基于所述传感器类型设定所述延迟时间T。
根据本发明的一个实施例，由一执行器反馈所述数据或所述执行器所在线路的一传感器检测所述数据，并基于所述执行器或所述传感器类型设定所述延迟时间T。
根据本发明的一个实施例，步骤(1)进一步包括：
基于所述传感器类型预设一传感器检测数据正常数据范围(Dl-Dh)；和
根据所述正常数据范围判断所述传感器的检测数据是否为异常数据。
根据本发明的一个实施例，由一传感器故障诊断装置预设所述正常数据范围，并且基于所述传感器类型预设所述延迟时间T。
根据本发明的一个实施例，进一步包括步骤(3)：
如果判断为异常，基于异常数据判断所述传感器对应的异常对象，并执行相应的异常处理策略。
根据本发明的一个实施例，所述传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、湿度传感器、水流量传感器、氢气浓度传感器、水离子浓度传感器。
根据本发明的一个实施例，所述执行器包括电磁阀、接触器、流量控制器。
根据本发明的一个实施例，所述故障诊断方法进一步包括：对所述传感器的异常范围限定，并对异常对象的检测对象判断，以追溯当前燃料电池的检测结果。
根据本发明的一个实施例，所述故障诊断方法进一步包括：进一步地判断异常类别为超上下限或者断线，异常处理的方式为停机处理，以保证安全。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。
附图说明
图1是根据本发明的第一较佳实施例的一燃料电池测试台的组成部分示意图。
图2是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断的组成部分示意图。
图3是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断流程图。
图4是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断方法流程图。
图5是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断框图。
图6是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断示意图。
图7A和图7B是据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台传感器故障诊断程序图。
图8是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台执行器故障诊断方法流程图。
图9是根据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台执行器故障诊断示意图。
图10是据本发明上述较佳实施例的所述燃料电池测试台执行器故障诊断程序图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参照本发明说明书附图之图1至图10所示，依照本发明第一较佳实施例的一燃料电池测试台故障诊断方法在接下来的描述中被阐明。所述燃料电池测试台适于检测燃料电池在工作过程中的个性数据信息，以判断当前燃料电池的各项数据性能。所述燃料电池测试台包括测试台主体、被设置于所述测试台主体的电子负载、单电池巡检、采集器、控制器、至少一执行器以及至少一传感器，其中所述传感器被用于检测待测燃料电池和所述燃料电池测试台工作过程中的数据信息。可以理解的是，所述燃料电池各部件的性能直接影响到燃料电池测试台的安全性、稳定性和可靠性。
值得一提的是，在本发明的该有线实施例中，所述传感器对于燃料电池测试台使用传感器能够很好的反应出当前被测对象的状态，将相关数据采集之后优化于控制系统，使被测对象处于最佳工作状态。可以理解的是，所述传感器作为燃料电池测试台的神经系统，因此所述传感器的好坏至关重要。在本发明的该优选实施例中，所述传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、湿度传感器、水流量传感器、氢气浓度传感器、水离子浓度传感器。所述温度传感器压力传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、湿度传感器、水流量传感器、氢气浓度传感器、水离子浓度传感器被设置于待测燃料电池或者所述燃料电测测试台的测试台主体，用于检测所述待测燃料电池工作过程中的各数据性能和所述燃料电测测试台的数据信息。
所述温度传感器进一步包括氢气出入口温度传感器、空气出入口温度传感器、主水路出入口温度传感器、辅水路出入口温度传感器，其中所述氢气出入口温度传感器被设置于所述燃料电池的氢气入口；所述空气出入口温度传感器被设置于所述燃料电池的空气出口，所述主水路出入口温度传感器被设置于所述燃料电池的主水路，所述辅水路出入口温度传感器被设置于所述燃料电池的辅水路出入口。所述压力传感器进一步包括氢气出入口压力传感器、空气出入口压力传感器、主水路出入口压力传感器、辅水路出入口压力传感器。可以理解的是，所述氢气出入口压力传感器被设置于所述燃料电池的氢气入口；所述空气出入口压力传感器被设置于所述燃料电池的空气出口，所述主水路出入口压力传感器被设置于所述燃料电池的主水路，所述辅水路出入口压力传感器被设置于所述燃料电池的辅水路出入口。所述电压传感器和所述电流传感器被设置于所述燃料电池与电子负载端，用于检测所述燃料电池工作时的电流和电压值。
值得一提的是，所述燃料电池测试台的所述执行器包括电磁阀、接触器、流量控制器等元器件，执行器部件一般用于当执行条件满足时，实现某一支路或者某些部分的功能。本领域技术人员可以理解的是，所述执行器就作为燃料电池测试台的操作系统，为燃料电池测试台功能的实现提供保障。所述燃料电池测试台的所述采集器用于采集传感器等部件的数据值，同时将数据传至控制器，控制器通过进行数据处理，传至执行器等部件，采集器与控制器就像燃料电池测试台的信号系统与处理系统，为整个台架的数据运算提供保障。
在燃料电池测试台上一般对于温度传感器、压力传感器、湿度传感器等部件输出信号类型采用的是标准的电流信号(如：0～20Ma、4～20Ma)或者电压信号(如：0～10V、0～5V、±2.5V)，这些信号在传感器出现故障或者被干扰时也会表现出异常或者超量程，因此，将这些异常或者超量程的信号在控制器中进行处理判断，可以在燃料电池测试台启动前或者运行中诊断出哪些传感器(对于电池巡检是那些通道)异常或者是否需要报警提示等。
如图3到图6所示，传感器故障诊断功能块是在控制器中编写的一种特定的软件程序，在该软件程序中包含了采集的传感器标椎的信号正常值、信号异常值的范围限定值、信号异常延时时间报警值、信号异常处理以及信号异常方位等策略。所述传感器故障诊断功能模块可用于检测传感器异常数据记录、异常范围限定、异常报警延时时间、异常状态代码、正常值、异常类别、异常处理以及异常方位等。
传感器检测的电信号被传输至所述采集器，由所述采集器判断所述传感器检测的电信号是否为异常信号，即所述传感器检测的数据信息是否超出正常检测数据值。当所述传感器检测的电信号值超出正常检测值，就可被判定为异常数据信号，由所述采集器将所述传感器检测的电信号上传至所述控制器，由所述控制器判定是否为数据正常。如果数据正常，则显示无故障；相反，如果数据不正常，则显示所述传感器的故障信息。
值得一提的是，在本发明的该优选实施例中，所述传感器故障数据异常诊断判断的方法是采用延时判断的方法。所述传感器故障数据异常诊断判断的原理如下，设置传感器的数据采样时间小于5ms，由于控制器中的数据是实时(小于1ms)采集，因此在控制器中设定一个异常延时判断时间T，当采集的异常数据持续时间大于等于时间T，则判断该数据为异常数据；反之，当采集的异常数据持续时间小于时间T，则该数据显示正常值。
传感器故障诊断装置如下表所示：
Figure BDA0003005133450000071
Figure BDA0003005133450000081
如图3和图4示出了本发明该优选实施例的所述燃料电池测试台中传感器故障诊断方法的步骤和流程。所述传感器检测的信号被传输至传感器故障诊断装置，其中所述传感器故障诊断装置可以被实施为控制器中的一控制模块，或者所述传感器故障诊断装置可独立地作为一诊断模块，藉由所述传感器故障诊断装置判断所述传感器的检测的数据信号是否正常。可以理解的是，不同种类的传感器由于种类的不同，被设置的位置不同，因此每一所述传感器被用于检测特定的数据信息。相应地，所述传感器故障诊断装置针对特定的传感器预设一正常数据范围(Dl-Dh)，当对应的传感器检测的数据值为D1·，如果Dl＜D1＜Dh时，即说明对应的所述传感器检测到的数据为正常值，则可判定为数据正常；相反地，当对应所述传感器检测的数据值为D2，并且D2＞Dh，或者D2＜Dl，则说明对应的所述传感器检测到的数值在正常值范围外，则可判定为数据异常。
对于数据正常的传感器检测结果，后续处理可显示该正常数据值，对于数据异常的检测结果进行异常延时时间判断。如上表所述，对应的所述传感器设定一异常延时判断时间T，从出现异常数据开始，在异常延时判断时间T范围内继续判断所述传感器的检测数据为异常数据。如果所述传感器检测数据在异常延时判断时间T内变成正常数据，则判定该传感器为受影响而出现检测异常，而并不是燃料电池检测异常。如果自出现异常数据开始，并且在异常延时判断时间T范围外继续出现异常检测数据，则可判定该传感器检测到的该燃料电池的检测结果异常。
进一步地，对所述传感器的异常范围限定，并对异常对象，即传感器和对应所述传感器的检测对象判断，以追溯当前燃料电池的检测结果。随后基于异常数据的异常类别进行异常处理，比如警报提示或者停机操作等。
作为示例的，在本发明的该优选实施例中，对于传感器中的氢气出入口压力传感器，其中所述氢气出入口传感器被设置于所述燃料电池电堆的氢气出口和/或入口位置，被用于检测燃料电池的氢气出入口出的气体压力。当所述氢气出入口压力传感器检测的数据异常时，基于设定的异常延时判断时间为500ms，即在500ms内并不显示所述氢气出入口压力传感器检测异常。当异常数据持续到了异常延时判断时间500ms外时，判断该传感器检测的燃料电池数据异常或者传感器本身异常，而非传感器受环境因素的影响造成的短暂数据异常。
进一步地判断异常类别为超上下限或者断线，异常处理的方式为停机处理，以保证安全。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一燃料电池测试台传感器故障处理方法，其中所述传感器故障处理方法包括如下步骤：
(1)检测到一传感器检测到的一异常数据；和
(2)基于所述传感器的类型延迟T时间，如果在T时间内所述传感器检测的数据均为异常，则判断为检测异常；如果在T时间内所述传感器的检测数据恢复正常，则判断传感器检测无异常。
根据本发明上述较佳实施例的所述传感器故障处理方法，其中该方法的步骤(1)进一步包括：
基于所述传感器类型预设一传感器检测数据正常数据范围(Dl-Dh)；和
根据所述正常数据范围判断所述传感器的检测数据是否为异常数据。
在本发明的该方法中，由一传感器故障诊断装置预设所述正常数据范围，并且基于所述传感器类型预设所述延迟时间T。换言之，所述延迟时间T对应于所述传感器的类型。
根据本发明上述较佳实施例的所述传感器故障处理方法，其中所述方法进一步包括步骤(3)如果判断为异常，基于异常数据判断所述传感器对应的异常对象，并执行相应的异常处理策略。
在本发明中，所述传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、湿度传感器、水流量传感器、氢气浓度传感器、水离子浓度传感器。
依照本发明的另一方面，本发明进一步提供一执行器故障诊断方法。具体地，在燃料电池测试台上执行器作为一种数字量的元器件存在，一般需要在执行条件满足时，执行器方能动作。在燃料电池测试台运行过程中，执行器的动作一般会对当前支路或者某些支路产生影响，比如管路中的压力升高或者降低，气体流量的增大或者减小等等。执行器的故障诊断一般是通过执行器本身的信号反馈作为判断依据，但实际中很多执行器没有反馈信号，此时就需要通过执行器在当前的支路中或者某些相互作用的支路中通过传感器等部件间接的获得该执行器的状态。
如图8至图10所示，所述执行器工作过程中，所述执行器所在支路部件信号被传输至一所述燃料电池测试台的控制器，由所述控制器中的一执行器故障诊断功能模块基于当前支路部件信号判断数据是否异常。如果判断为数据异常，则显示故障信息，如果判断为数据正常，则显示数据正常或不显示。
执行器故障诊断功能块也是在控制器中编写的一种特定的软件程序，对于带反馈信号的执行器直接由反馈信号传送至控制器中；对于没有反馈信号的执行器，则通过该执行器支路中的传感器等部件反馈数据，由控制器中的执行器故障诊断功能块对相应的数据进行判断和处理。在该软件程序中包含了执行器的正常状态、异常类别、异常方位、异常处理以及异常数据记录等。
因此，在本发明的该优选实施例中，带反馈信号的执行器的故障处理方法与上述传感器故障检测方法基本相同，即由所述执行器自身的反馈信号判断异常数据；对于不带反馈信号的执行器的故障处理方法，通过在所述执行器所在电路设置传感器的方式，由所述传感器反馈所述执行器运行过程中的数据信息，以判断所述执行器的运行状态是否正常。
值得一提的是，执行器反馈状态数据信息或者所述执行器所在支路的传感器的数据反馈信息被传输至所述执行器故障诊断功能模块，由所述执行器故障诊断功能模块基于所述执行器反馈状态数据信息和/或所述执行器所在支路的传感器的数据反馈信息判断，并作出异常数据记录、异常处理、异常方位、异常类别以及正常状态等。
相应地，本发明进一步提供一燃料电池测试台执行器故障处理方法，其中所述故障处理方法包括如下步骤：
(1)检测到一执行器反馈的一异常数据，或所述执行器所在支路的一传感的一异常数据；和
(2)延迟T时间，如果在T时间内所述执行器反馈的数据和/或所述传感器检测的数据均为异常，则判断为检测异常；如果在T时间内所述执行器反馈的数据或所述传感器的检测数据恢复正常，则判断所述执行器检测无异常。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一燃料电池测试台故障诊断方法，其特征在于，其中所述故障诊断方法包括如下步骤：
(1)检测一异常数据，并根据数据类型延迟T时间；和
(2)如果在T时间内检测到的数据均为异常，则判断为检测异常；如果在T时间内检测数据恢复正常，则判断为检测正常。
2.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其中由一传感器检测所述数据，并基于所述传感器类型设定所述延迟时间T。
3.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其中由一执行器反馈所述数据或所述执行器所在线路的一传感器检测所述数据，并基于所述执行器或所述传感器类型设定所述延迟时间T。
4.根据权利要求2或3所述的故障诊断方法，其中步骤(1)进一步包括：
基于所述传感器类型预设一传感器检测数据正常数据范围(Dl-Dh)；和
根据所述正常数据范围判断所述传感器的检测数据是否为异常数据。
5.根据权利要求4所述的故障诊断方法，其中由一传感器故障诊断装置预设所述正常数据范围，并且基于所述传感器类型预设所述延迟时间T。
6.根据权利要求4所述的故障诊断方法，进一步包括步骤(3)：
如果判断为异常，基于异常数据判断所述传感器对应的异常对象，并执行相应的异常处理策略。
7.根据权利要求4所述的故障诊断方法，其中所述传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、湿度传感器、水流量传感器、氢气浓度传感器、水离子浓度传感器。
8.根据权利要求4所述的故障诊断方法，其中所述执行器包括电磁阀、接触器、流量控制器。
9.根据权利要求4所述的故障诊断方法，其中所述故障诊断方法进一步包括：对所述传感器的异常范围限定，并对异常对象的检测对象判断，以追溯当前燃料电池的检测结果。
10.根据权利要求9所述的故障诊断方法，其中所述故障诊断方法进一步包括：进一步地判断异常类别为超上下限或者断线，异常处理的方式为停机处理，以保证安全。
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