CN113659175A - 燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备，可以通过预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。由此可以看出，本发明通过对燃料电池堆的多个当前参数进行检测，从而确定故障情况，结果较可靠。

Description

燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备。

背景技术

燃料电池堆通常由上百片单电池串联组成，构成了一个非常复杂的多参数、强耦合的非线性动态系统，随着它的广泛应用，对其安全性和可靠性提出了更高的要求。

目前的技术，对于燃料电池堆仅进行单一简单的工况检测，检测结果不可靠。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备。

第一方面，一种燃料电池堆自诊断方法，包括：

预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；

基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对温度的目标温度值，所述当前参数值包括当前温度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前温度值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前温度值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前温度异常，否则，分别将相同输出电流下的所述当前温度值和所述目标温度值进行比较，其中，所述其它输出电流均处于所述第一输出电流范围内；

若所述当前温度值大于所述目标温度值，则增大进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行降温调控；

若所述当前温度值小于所述目标温度值，则减小进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行升温调控；

在进行所述降温调控或者所述升温调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前温度的变化程度小于温度变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前温度异常。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对压力的目标压力值，所述当前参数值包括当前压力值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前压力值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前压力值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前压力异常，否则，将所述当前压力值和所述目标压力值进行比较；

若所述当前压力值大于所述目标压力值，则降低进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的目标氢空压差和目标氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行降压调控，其中，所述目标氢空压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的空气的压力的差，所述目标氢水压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的冷却液的压力的差；

若所述当前压力值小于所述目标压力值，则增大进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的所述目标氢空压差和所述氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行升压调控；

在进行所述降压调控或者所述升压调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前压力的变化程度小于压力变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前压力异常。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值，所述当前参数值包括当前湿度值，所述目标湿度值小于所述超湿故障值且大于所述超干故障值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前湿度值满足条件一中的至少一种，则直接确定所述燃料电池堆的当前湿度异常，否则，执行方式一；

条件一、所述当前湿度值为空、所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前湿度值均相等、所述当前湿度值大于所述超湿故障值和所述当前湿度值小于所述超干故障值；

方式一、将所述当前湿度值和所述目标湿度值进行比较；若所述当前湿度值大于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气进行降湿调控；若所述当前湿度值小于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气的进行增湿调控；

在进行所述降湿调控或者所述增湿调控的情况下，若进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度的变化程度小于湿度变化阈值，则确定进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度值异常。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对氢气浓度的氢气浓度预警值，所述当前参数值包括当前氢气浓度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前氢气浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常，否则，将所述当前氢气浓度值与所述氢气浓度预警值进行比较；

若所述当前氢气浓度值小于所述氢气浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前氢气浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对烟雾浓度的烟雾浓度预警值，所述当前参数值包括当前烟雾浓度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前烟雾浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度异常，否则，将所述当前烟雾浓度值与所述烟雾浓度预警值进行比较；

若所述当前烟雾浓度值小于所述烟雾浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度异常。

结合第一方面，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对冷却液液位的液位预警值，所述当前参数值包括当前液位值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前液位值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常，否则，将所述当前液位值与所述液位预警值进行比较；

若所述当前液位值小于所述液位预警值，则确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常。

可选的，在某些可选的实施方式中，所述若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况，包括：

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为无故障的第一故障等级，则发出对应的提醒信息；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为偏离正常运行范围的第二故障等级，则发出对应的限制功率警告；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过可接受运行范围的第三故障等级，则发出相应的正常停机命令；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过安全运行范围的第四故障等级，则发出相应的紧急停机命令。

第二方面，一种燃料电池堆自诊断装置，包括：预设单元、实时采集单元、异常判断单元和故障确定单元；

所述预设单元，被配置为执行预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

所述实时采集单元，被配置为执行获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；

所述异常判断单元，被配置为执行基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

所述故障确定单元，被配置为执行若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

第三方面，一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行上述任一项所述的燃料电池堆自诊断方法。

借由上述技术方案，本发明提供的燃料电池堆自诊断方法、装置和电子设备，可以通过预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。由此可以看出，本发明通过对燃料电池堆的多个当前参数进行检测，从而确定故障情况，结果较可靠。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明提供的一种燃料电池堆自诊断方法的流程图；

图2示出了本发明提供的一种燃料电池堆自诊断装置的结构示意图；

图3示出了本发明提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明提供了一种燃料电池堆自诊断方法，包括：S100、S200、S300和S400；

S100、预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

其中，所述预设参数值可以包括针对于温度的目标温度值和温度超限故障值、针对于压力的目标压力值和压力超限故障值、针对于湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值、针对于氢气浓度的氢气浓度预警值、针对于烟雾浓度的烟雾浓度预警值和针对于液位的液位预警值，本发明对此不做限制。

可选的，燃料电池堆若输出的电流不同，则温度的目标温度值和温度超限故障值均不同、压力的目标压力值和压力超限故障值也均不同、湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值也均不同，基于燃料电池堆的安全性考虑需要预先设定氢气浓度的预警值、烟雾浓度的预警值、液位的预警值。即可以预先设定燃料电池堆在不同输出电流下的不同预设参数值，本发明对此不做限制。

可选的，以温度为例，目标温度值可以理解为在具体的输出电流下，燃料电池堆保持良好性能工作的理想温度值，温度超限故障值可以理解为安全阈值，温度超过了该值可能会导致危险发生，对于其它参数也可以同等理解，本发明对此不做限制。

可选的，燃料电池堆输出不同的电流，其所需要的理想温度值和安全阈值不同、理想压力值和安全阈值不同、理想湿度值和安全阈值不同，但是对于燃料电池堆来说，氢气浓度、烟雾浓度以及液位的安全阈值设定以及监测更多的是基于安全考虑的，即氢气浓度的预警值、烟雾浓度的预警值、液位的预警值分别可以是不变的。

可选的，本发明所述的温度可以指的是：空气温度和冷却液温度；空气温度包括：进入燃料电池堆的空气的温度和燃料电池堆排出的空气的温度。对于进入燃料电池堆的空气的温度和排出的空气的温度均可以预设相应的目标温度值和温度超限故障值，本发明对此不做限制。

可选的，冷却液温度包括：进入燃料电池堆的冷却液的温度（入堆温度）和燃料电池堆排出的冷却液的温度（出堆温度）。对于进入燃料电池堆的冷却液的温度和排出的冷却液的温度均可以预设相应的目标温度值和温度超限故障值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的压力可以包括：氢气压力、空气压力和冷却液压力，其中，氢气压力又包括进入所述燃料电池堆的氢气的压力和所述燃料电池堆排出的氢气的压力；空气压力包括进入所述燃料电池堆的空气的压力和所述燃料电池堆排出的空气的压力；冷却液压力包括：进入所述燃料电池堆的冷却液的压力和所述燃料电池堆排出的冷却液的压力。

可选的，针对进入所述燃料电池堆的氢气的压力和所述燃料电池堆排出的氢气的压力均可以预设相应的目标压力值和压力超限故障值；针对进入所述燃料电池堆的空气的压力和所述燃料电池堆排出的空气的压力也可均可以预设相应的目标压力值和压力超限故障值；针对进入所述燃料电池堆的冷却液的压力和所述燃料电池堆排出的冷却液的压力也可均可以预设相应的目标压力值和压力超限故障值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的湿度可以包括：进入燃料电池堆的空气的湿度和燃料电池堆排出的空气的湿度。对于进入燃料电池堆的空气的湿度和排出的空气的湿度均可以预设相应的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的氢气浓度可以包括：燃料电池堆内部的氢气浓度。对于燃料电池堆内部的氢气浓度可以预设相应的氢气浓度预警值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的烟雾浓度可以包括：燃料电池堆内部的烟雾浓度。对于燃料电池堆内部的烟雾浓度可以预设相应的烟雾浓度预警值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的液位可以包括：燃料电池堆内集聚的液态水的液位。对于燃料电池堆内集聚的液态水的液位可以预设相应的液位预警值，本发明对此不做限制。

S200、获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值；

其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内，所述当前参数值可以包括：当前温度值、当前压力值、当前湿度值、当前氢气浓度值、当前烟雾浓度值和当前液位值，各所述当前参数值为所述燃料电池堆的各当前参数的实时数值；

可选的，本发明可以将压力传感器安装在燃料电池堆的氢气入口管道和氢气出口管道上，尽量靠近燃料电池堆的氢气进口和出口，通过硬线信号或CAN线实时将氢气压力信号传输到SCU自诊断模块上，以便实时采集氢气入堆和出堆压力从而实时监测燃料电池堆氢气路压力的稳定性，其中，SCU自诊断模块为：具有自诊断功能的电堆控制单元（stackcontrol unit）。

可选的，本发明可以将温压湿一体传感器安装在燃料电池堆的空气入口管道和空气出口管道上。例如将传感器探头置于管道1/2位置处，通过硬线信号或CAN线实时将空气温度、压力、湿度信号传输到SCU自诊断模块上，以便实时采集空气入堆和出堆温度、压力、湿度信息从而实时监测空气路压力、湿度和温度信息，进而调控燃料电池堆使其工作在最佳空气压力和湿度。

可选的，本发明可以将温压一体传感器（或独立的温度传感器、压力传感器）安装在燃料电池堆的冷却液入口管道和出口管道上，温压一体传感器或温度传感器传感器探头置于管道1/2位置处，通过硬线信号或CAN线实时将冷却液温度、压力信号传输到SCU自诊断模块上，以便实时采集冷却液入堆和出堆温度、压力信息从而实时监测燃料电池堆冷却路的温度和压力信息，进而调控燃料电池堆保证其良好的散热。

可选的，本发明可以将电流电压一体传感器（或独立的电压传感器、电流传感器）安装在燃料电池堆上，通过硬线信号或CAN线实时将燃料电池堆的电流和电压信号传输到SCU自诊断模块上，以便实时采集燃料电池堆的电流和电压，并通过实时调节燃料电池堆工作参数保证其工作在最佳功率输出。

可选的，本发明可以在燃料电池堆的最高点设计烟雾报警器和氢气浓度传感器实时监测集成式燃料电池堆装置内的烟雾和氢气浓度，并通过硬线信号或CAN线实时传输到SCU自诊断模块。如此可有效防止因燃料电池堆内氢气泄漏、起火等危险事件发现不及时引发重大安全事故；与此配合需要在箱体最高点处设计机械泄压阀（正常工作时处于常闭状态），一旦燃料电池堆箱体内压力超过设定压力值后自动打开对压力进行有效泄放，以防止燃料电池堆因漏氢致使壳体内压力过高引起爆炸。

可选的，此外还可以在箱体最低点设计液位传感器实时监测集成式燃料电池堆内集聚的液态水，并通过硬线信号或CAN线实时传输到SCU自诊断模块；与此配合需要在箱体最低点处设计排水阀（常闭），一旦燃料电池堆箱体内液态水超过设定值后，SCU自诊断模块控制排水阀打开对液态水进行有效排放，防止因液态水集聚引起燃料电池堆短路起火。

可选的，传感器在燃料电池堆的状态监测和实时控制中起关键性作用，但传感器易受外界影响，故障易发，需要对其进行冗余设计。根据传感器测量值对燃料电池系统运行和控制的重要性，首先对燃料电池堆进、出口管路的温度、湿度、压力性能传感器进行多指标加权评分（例如按照公式：N=0.35×n1+0.35×n2+0.2×n3+0.05×n4+0.05×n5；其中，N:加权评分；n1:故障等级；n2:易损程度；n3:成本；n4:体积；n5:重量）筛选出需要进行冗余设计的传感器，包括氢气入口压力传感器、氢气出口压力传感器、空气入口温压湿一体传感器、空气出温压湿一体传感器、冷却液入口温压一体传感器、冷却液出口温压一体传感器等。

S300、基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

可选的，本发明对于确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常具体过程不做限制，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对温度的目标温度值，所述当前参数值包括当前温度值；

所述S300，包括：步骤1.1、步骤1.2、步骤1.3、步骤1.4、步骤1.5和步骤1.6；

步骤1.1、若所述当前温度值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前温度值均相等，则执行步骤1.2，否则执行步骤1.3；

步骤1.2、直接确定所述燃料电池堆的当前温度异常；

步骤1.3、分别将相同输出电流下的所述当前温度值和所述目标温度值进行比较，其中，所述其它输出电流均处于所述第一输出电流范围内；

步骤1.4、若所述当前温度值大于所述目标温度值，则增大进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行降温调控；

步骤1.5、若所述当前温度值小于所述目标温度值，则减小进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行升温调控；

步骤1.6、在进行所述降温调控或者所述升温调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前温度的变化程度小于温度变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前温度异常。

可选的，无明显升温变化或无明显降温变化均可以理解为当前温度的变化程度小于温度变化阈值。即，燃料电池堆的当前温度在一定时间范围内温度变化的量小于一定阈值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的当前温度值为空，可以理解为：没有获得相应传感器传回的相应温度信息，本发明对此不做限制。

可选的，所述当前温度值为空或者所述电池堆在不同输出电流下的各所述当前温度值均相等均可以理解是特殊情况，说明有可能是相应的传感器坏了，为了安全起见，则可以直接确定所述燃料电池堆的当前温度异常，本发明对此不做限制。

可选的，若没有出现上述特殊情况，则将所述当前温度值和所述目标温度值进行比较，并根据比较结果，在需要调控的时候进行对应的调控。在进行调控之后，若没有达到想要的效果，则为了安全起见，可以确定所述燃料电池堆的当前温度异常，本发明对此不做限制。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对压力的目标压力值，所述当前参数值包括当前压力值；

所述S300，包括：步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3、步骤2.4、步骤2.5和步骤2.6；

步骤2.1、若所述当前压力值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前压力值均相等，则执行步骤2.2，否则执行步骤2.3；

步骤2.2、直接确定所述燃料电池堆的当前压力异常；

步骤2.3、将所述当前压力值和所述目标压力值进行比较；

步骤2.4、若所述当前压力值大于所述目标压力值，则降低进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的目标氢空压差和目标氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行降压调控，其中，所述目标氢空压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的空气的压力的差，所述目标氢水压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的冷却液的压力的差；

步骤2.5、若所述当前压力值小于所述目标压力值，则增大进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的所述目标氢空压差和所述氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行升压调控；

步骤2.6、在进行所述降压调控或者所述升压调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前压力的变化程度小于压力变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前压力异常。

可选的，当前压力无明显降压变化或无明显降压变化均可以理解为当前压力的变化程度小于压力变化阈值。即，燃料电池堆的当前压力在一定时间范围内压力变化的量小于一定阈值，本发明对此不做限制。

可选的，本发明所说的当前压力值为空，可以理解为：没有获得相应传感器传回的相应压力信息，本发明对此不做限制。

可选的，所述当前压力值为空或者所述电池堆在不同输出电流下的各所述当前压力值均相等均可以理解是特殊情况，说明有可能是相应的传感器坏了，为了安全起见，则可以直接确定所述燃料电池堆的当前压力异常，本发明对此不做限制。

可选的，若没有出现上述特殊情况，则将所述当前压力值和所述目标压力值进行比较，并根据比较结果，在需要调控的时候进行对应的调控。在进行调控之后，若没有达到想要的效果，则为了安全起见，可以确定所述燃料电池堆的当前压力异常，本发明对此不做限制。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值，所述当前参数值包括当前湿度值，所述目标湿度值小于所述超湿故障值且大于所述超干故障值；

所述S300，包括：步骤3.1；

步骤3.1、若所述当前湿度值满足条件一中的至少一种，则直接确定所述燃料电池堆的当前湿度异常，否则，执行方式一；

条件一、所述当前湿度值为空、所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前湿度值均相等、所述当前湿度值大于所述超湿故障值和所述当前湿度值小于所述超干故障值；

方式一、将所述当前湿度值和所述目标湿度值进行比较；若所述当前湿度值大于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气进行降湿调控；若所述当前湿度值小于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气的进行增湿调控；

在进行所述降湿调控或者所述增湿调控的情况下，若进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度的变化程度小于湿度变化阈值，则确定进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度值异常。

可选的，本发明所说的当前湿度值为空，可以理解为：没有获得相应传感器传回的相应湿度信息，本发明对此不做限制。

可选的，所述当前湿度值大于所述超湿故障值，则说明空气湿度过湿；所述当前湿度值小于所述超干故障值，则说明空气湿度过干，均是不安全的情况，所以直接确定所述燃料电池堆的当前湿度异常。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对氢气浓度的氢气浓度预警值，所述当前参数值包括当前氢气浓度值；

所述S300，包括：步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3、步骤4.4和步骤4.5；

步骤4.1、若所述当前氢气浓度值为空，则执行步骤4.2，否则执行步骤4.3；

步骤4.2、直接确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常；

步骤4.3、将所述当前氢气浓度值与所述氢气浓度预警值进行比较，若所述当前氢气浓度值小于所述氢气浓度预警值，则执行步骤4.4，否则执行步骤4.5；

步骤4.4、确定所述燃料电池堆的当前氢气浓度正常；

步骤4.5、确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常。

可选的，确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常，存在起火或者超压爆炸隐患，可以进行相应的处理，本发明对此不做限制。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对烟雾浓度的烟雾浓度预警值，所述当前参数值包括当前烟雾浓度值；

所述S300，包括：步骤5.1、步骤5.2、步骤5.3、步骤5.4和步骤5.5；

步骤5.1、若所述当前烟雾浓度值为空，则执行步骤5.2，否则执行步骤5.3；

步骤5.2、直接确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度异常；

步骤5.3、将所述当前烟雾浓度值与所述烟雾浓度预警值进行比较，若所述当前烟雾浓度值小于所述烟雾浓度预警值，则执行步骤5.4，否则执行步骤5.5；

步骤5.4、确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度正常；

步骤5.5、确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度异常。

可选的，若确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度正常，该说明燃料电池堆内没有发生起火故障；若确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度异常，该燃料电池堆内发生起火故障，可以及时进行相应的处理，本发明对此不做限制。

又例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述预设参数值包括针对冷却液液位的液位预警值，所述当前参数值包括当前液位值；

所述S300，包括：步骤6.1、步骤6.2、步骤6.3、步骤6.4和步骤6.5；

步骤6.1、若所述当前液位值为空，则执行步骤6.2，否则执行步骤6.3；

步骤6.2、直接确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常；

步骤6.3、将所述当前液位值与所述液位预警值进行比较，若所述当前液位值小于所述液位预警值，则执行步骤6.4，否则执行步骤6.5；

步骤6.4、确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位正常；

步骤6.5、确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常。

可选的，若确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常，则说明所述燃料电池堆内液态水无法通过自然蒸发及时消散，存在引起电堆短路起火的隐患，可以进行相应的处理，本发明对此不做限制。

S400、若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

可选的，本发明所说的故障码表可以分别记录单独一种当前参数异常对应的当前故障情况，还可以记录同时存在多种当前参数异常对应当前故障情况。如此，通过前述确定的各当前参数异常，可以查询故障码表得到相应的当前故障情况，本发明对此不做限制。

可选的，获得所述燃料电池堆的当前故障情况后，可以及时进行故障处理，以防止燃料电池堆运行在超工作限值参数，使燃料电池堆性能急剧衰退或者产生不可逆的损坏，甚至是引发安全事故，所以燃料电池堆发生故障时必须进行相应的故障处理措施。

例如，结合图1的所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述S400，包括：步骤7.1、步骤7.2、步骤7.3和步骤7.4；

步骤7.1、若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为无故障的第一故障等级，则发出对应的提醒信息；

步骤7.2、若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为偏离正常运行范围的第二故障等级，则发出对应的限制功率警告；

步骤7.3、若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过可接受运行范围的第三故障等级，则发出相应的正常停机命令；

步骤7.4、若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过安全运行范围的第四故障等级，则发出相应的紧急停机命令。

可选的，本发明所说的提醒信息、限制功率警告、正常停机命令和紧急停机命令，均是向燃料电池堆发出，本发明对此不做限制。

可选的，正常停机命令的紧急程度小于紧急停机命令，本发明对此不做限制。

可选的，为了提高本发明对于不同环境的适应性，提高本发明的安全性和可靠性。本发明还可以将燃料电池堆布置在满足IP67等级的一体成型的壳体内，在工作过程中可有效防止水、灰尘进入电堆降低其寿命和性能；底部固定支架处加装绝缘垫，能够起到电气绝缘的作用；壳体最高处和最低处分别设计有机械泄压阀和排水阀（常闭），既能有效防止氢气泄漏引起密封外壳压力过大而发生爆炸，还能防止箱体内液态水集聚引起燃料电池堆短路起火；在壳体内还集成设计了一个SCU自诊断模块、传感器和阀，既便于系统集成又有适用于不同参数需求的燃料电池堆，还实现了燃料电池堆运行状态的实时监测，并对其实时调控使其运行在一个最佳工作运行状态。总的来说，本发明在布置设计上集成化高、灵活方便、安全可靠，实现了防尘、防水、电气绝缘、防爆、自诊断等功能。

如图2所示，本发明提供了一种燃料电池堆自诊断装置，包括：预设单元100、实时采集单元200、异常判断单元300和故障确定单元400；

所述预设单元100，被配置为执行预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

所述实时采集单元200，被配置为执行获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；

所述异常判断单元300，被配置为执行基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

所述故障确定单元400，被配置为执行若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前温度值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前温度值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前温度异常，否则，分别将相同输出电流下的所述当前温度值和所述目标温度值进行比较，其中，所述预设参数值包括针对温度的目标温度值，所述当前参数值包括当前温度值，所述其它输出电流均处于所述第一输出电流范围内；

若所述当前温度值大于所述目标温度值，则增大进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行降温调控；

若所述当前温度值小于所述目标温度值，则减小进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行升温调控；

在进行所述降温调控或者所述升温调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前温度的变化程度小于温度变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前温度异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前压力值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前压力值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前压力异常，否则，将所述当前压力值和所述目标压力值进行比较，其中，所述预设参数值包括针对压力的目标压力值，所述当前参数值包括当前压力值；

若所述当前压力值大于所述目标压力值，则降低进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的目标氢空压差和目标氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行降压调控，其中，所述目标氢空压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的空气的压力的差，所述目标氢水压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的冷却液的压力的差；

若所述当前压力值小于所述目标压力值，则增大进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的所述目标氢空压差和所述氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行升压调控；

在进行所述降压调控或者所述升压调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前压力的变化程度小于压力变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前压力异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前湿度值满足条件一中的至少一种，则直接确定所述燃料电池堆的当前湿度异常，否则，执行方式一，其中，所述预设参数值包括针对湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值，所述当前参数值包括当前湿度值，所述目标湿度值小于所述超湿故障值且大于所述超干故障值；

条件一、所述当前湿度值为空、所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前湿度值均相等、所述当前湿度值大于所述超湿故障值和所述当前湿度值小于所述超干故障值；

方式一、将所述当前湿度值和所述目标湿度值进行比较；若所述当前湿度值大于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气进行降湿调控；若所述当前湿度值小于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气的进行增湿调控；

在进行所述降湿调控或者所述增湿调控的情况下，若进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度的变化程度小于湿度变化阈值，则确定进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度值异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前氢气浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常，否则，将所述当前氢气浓度值与所述氢气浓度预警值进行比较，其中，所述预设参数值包括针对氢气浓度的氢气浓度预警值，所述当前参数值包括当前氢气浓度值；

若所述当前氢气浓度值小于所述氢气浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前氢气浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前烟雾浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度异常，否则，将所述当前烟雾浓度值与所述烟雾浓度预警值进行比较，其中，所述预设参数值包括针对烟雾浓度的烟雾浓度预警值，所述当前参数值包括当前烟雾浓度值；

若所述当前烟雾浓度值小于所述烟雾浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，异常判断单元300，具体被配置为执行：

若当前液位值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常，否则，将所述当前液位值与所述液位预警值进行比较，其中，所述预设参数值包括针对冷却液液位的液位预警值，所述当前参数值包括当前液位值；

若所述当前液位值小于所述液位预警值，则确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述故障确定单元400，具体被配置为执行：

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为无故障的第一故障等级，则发出对应的提醒信息；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为偏离正常运行范围的第二故障等级，则发出对应的限制功率警告；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过可接受运行范围的第三故障等级，则发出相应的正常停机命令；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过安全运行范围的第四故障等级，则发出相应的紧急停机命令。本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一项所述的燃料电池堆自诊断方法。

如图3所示，本发明提供了一种电子设备70，所述电子设备70包括至少一个处理器701、以及与所述701处理器连接的至少一个存储器702、总线703；其中，所述处理器701、所述存储器702通过所述总线703完成相互间的通信；所述处理器701用于调用所述存储器702中的程序指令，以执行上述任一项所述的燃料电池堆自诊断方法。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆自诊断方法，其特征在于，包括：

预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；

基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对温度的目标温度值，所述当前参数值包括当前温度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前温度值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前温度值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前温度异常，否则，分别将相同输出电流下的所述当前温度值和所述目标温度值进行比较，其中，所述其它输出电流均处于所述第一输出电流范围内；

若所述当前温度值大于所述目标温度值，则增大进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行降温调控；

若所述当前温度值小于所述目标温度值，则减小进入所述燃料电池堆的冷却液的流量，以对所述燃料电池堆进行升温调控；

在进行所述降温调控或者所述升温调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前温度的变化程度小于温度变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前温度异常。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对压力的目标压力值，所述当前参数值包括当前压力值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前压力值为空或者所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前压力值均相等，则直接确定所述燃料电池堆的当前压力异常，否则，将所述当前压力值和所述目标压力值进行比较；

若所述当前压力值大于所述目标压力值，则降低进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的目标氢空压差和目标氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行降压调控，其中，所述目标氢空压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的空气的压力的差，所述目标氢水压差为进入所述燃料电池堆的氢气的压力与进入所述燃料电池堆的冷却液的压力的差；

若所述当前压力值小于所述目标压力值，则增大进入所述燃料电池堆的空气的压力，从而根据预先设定的所述目标氢空压差和所述氢水压差对进入所述燃料电池堆的氢气和冷却液进行升压调控；

在进行所述降压调控或者所述升压调控的情况下，若所述燃料电池堆的当前压力的变化程度小于压力变化阈值，则确定所述燃料电池堆的当前压力异常。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对湿度的目标湿度值、超湿故障值和超干故障值，所述当前参数值包括当前湿度值，所述目标湿度值小于所述超湿故障值且大于所述超干故障值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前湿度值满足条件一中的至少一种，则直接确定所述燃料电池堆的当前湿度异常，否则，执行方式一；

条件一、所述当前湿度值为空、所述电池堆在所述当前输出电流和在历史其它输出电流下的各当前湿度值均相等、所述当前湿度值大于所述超湿故障值和所述当前湿度值小于所述超干故障值；

方式一、将所述当前湿度值和所述目标湿度值进行比较；若所述当前湿度值大于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气进行降湿调控；若所述当前湿度值小于所述目标湿度值，则对进入所述燃料电池堆的空气的进行增湿调控；

在进行所述降湿调控或者所述增湿调控的情况下，若进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度的变化程度小于湿度变化阈值，则确定进入所述燃料电池堆的空气的当前湿度值异常。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对氢气浓度的氢气浓度预警值，所述当前参数值包括当前氢气浓度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前氢气浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常，否则，将所述当前氢气浓度值与所述氢气浓度预警值进行比较；

若所述当前氢气浓度值小于所述氢气浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前氢气浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的当前氢气浓度异常。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对烟雾浓度的烟雾浓度预警值，所述当前参数值包括当前烟雾浓度值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前烟雾浓度值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的当前烟雾浓度异常，否则，将所述当前烟雾浓度值与所述烟雾浓度预警值进行比较；

若所述当前烟雾浓度值小于所述烟雾浓度预警值，则确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度正常；

否则，确定所述燃料电池堆的当前烟雾浓度异常。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数值包括针对冷却液液位的液位预警值，所述当前参数值包括当前液位值；

所述基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常，包括：

若所述当前液位值为空，则直接确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常，否则，将所述当前液位值与所述液位预警值进行比较；

若所述当前液位值小于所述液位预警值，则确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位正常；

否则，确定所述燃料电池堆内部的冷却液的当前液位异常。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况，包括：

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为无故障的第一故障等级，则发出对应的提醒信息；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为偏离正常运行范围的第二故障等级，则发出对应的限制功率警告；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过可接受运行范围的第三故障等级，则发出相应的正常停机命令；

若所述燃料电池堆的各所述当前参数异常的情况在所述故障码表中对应为已超过安全运行范围的第四故障等级，则发出相应的紧急停机命令。

9.一种燃料电池堆自诊断装置，其特征在于，包括：预设单元、实时采集单元、异常判断单元和故障确定单元；

所述预设单元，被配置为执行预先设定燃料电池堆在第一输出电流范围内不同输出电流的多个预设参数值；

所述实时采集单元，被配置为执行获得各传感器采集到的所述燃料电池堆在当前输出电流下的多个当前参数值，其中，所述当前输出电流处于所述第一输出电流范围内；

所述异常判断单元，被配置为执行基于各所述当前参数值和相应的各所述预设参数值，分别确定所述燃料电池堆的各所述当前参数是否异常；

所述故障确定单元，被配置为执行若确定各所述当前参数中的至少一个当前参数异常，则通过查询预先建立的所述燃料电池堆的故障码表，从而获得所述燃料电池堆的当前故障情况。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如权利要求1至8中任一项所述的燃料电池堆自诊断方法。

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