CN114976130A - 一种车用燃料电池系统健康状态评价方法、系统、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用燃料电池系统健康状态评价方法、系统、电子设备和存储介质，具体包括：基于燃料电池系统敏感性测试数据，形成数据模型，设置评价条件；将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较；将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较；将电堆电流与电堆最大工作电流进行比较；将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较；依据上述评价条件中的至少一个评价结果，判定系统寿命是否终止。本发明面向实际道路动态工况条件，对燃料电池系统健康状态进行评价，应用燃料电池系统数据模型，充分考虑系统实际操作条件，计算基准电流下的燃料电池电堆与附件的性能与老化特性，对燃料电池系统健康状态进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种评价方法、系统、电子设备和存储介质，尤其涉及一种车用燃料电池系统健康状态评价方法、系统、电子设备和存储介质。
背景技术
燃料电池电堆在实际道路工况的使用寿命，是制约燃料电池汽车产业化发展的重要瓶颈。由于燃料电池电堆内部机理复杂、耦合性强，其实际应用的性能衰减与健康评价，一直是行业关注的热点。车用燃料电池系统，包括燃料电池电堆与空气压缩机、供氢回氢总成等附件组成，输出特性与工作条件相互耦合，且受使用环境的影响，实际操作条件与预标定条件存在差异；单纯通过评价燃料电池电堆性能退化，也不能直接反应燃料电池系统的健康状态，已经不能满足人们的要求，亟需得到改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车用燃料电池系统健康状态评价方法、系统、电子设备和存储介质，面向实际道路动态工况条件下的燃料电池系统健康状态评价方法，应用燃料电池系统数据模型，充分考虑系统实际操作条件，计算基准电流下的燃料电池电堆与附件的性能与老化特性，并推算当前状态下的系统额定电功率、热功率特性，对燃料电池系统健康状态进行评价，解决现有技术存在的缺憾。
本发明提供了下述方案：
一种车用燃料电池系统健康状态评价方法，具体包括：
基于燃料电池系统敏感性测试数据，形成数据模型，设置评价条件；
将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较；
将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较；
迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较；
将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较；
结合所述数据模型，依据上述评价条件中的至少一个评价结果，判定系统寿命是否终止。
进一步的，所述将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，具体为：
在整车正常使用条件下，记录燃料电池系统在燃料电池电堆的当前基准电流下的操作条件与电堆巡检信息，记录电堆当前平均电压与最低单体电压，判断最低单体电压是否小于单体电压最小阈值，如果最低单体电压小于单体电压最小阈值，则判定系统寿命终止。
进一步的，所述将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，具体为：
基于当前基准电流操作条件，通过数据模型，进行多次循环计算，计算出燃料电池电堆初始电压，通过电堆当前平均电压与燃料电池电堆初始电压作比，得出当前时刻燃料电池电堆老化系数；计算得出基于当前操作条件的初始附件功耗，通过当前附件功耗与初始附件功耗作比，得出当前时刻附件的老化系数；判断燃料电池电堆老化系数是否小于电堆老化阈值，如果燃料电池电堆老化系数小于电堆老化阈值，则判定系统寿命终止。
进一步的，所述迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，具体为：
根据系统预标定操作条件，通过数据模型，结合电堆、附件衰减老化情况，进行多次循环计算，迭代增加电流，将每次循环计算中得到的燃料电池系统在电堆额定电流下的系统输出功率与系统额定输出功率进行对比，直到系统输出功率大于系统额定输出功率，记录当前电压，判断电堆电流是否大于电堆最大工作电流，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止。
进一步的，所述将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较，具体为：
计算燃料电池在当前系统额定功率下的发热量，判断发热量是否大于电堆产生热量的最大阈值，如果燃料电池在当前系统额定功率下的发热量大于电堆产生热量的最大阈值，则判定系统寿命终止。
进一步的，计算燃料电池堆在当前系统额定功率下发热量的公式具体为：
发热量＝(1.368-当前状态电堆平均单体电压)/当前状态电堆平均单体电压×当前状态下系统电功率。
一种车用燃料电池系统健康状态评价系统，具体包括：
数据模型单元，基于燃料电池系统敏感性测试数据形成的拟合对象；
评价条件设置单元，用于将燃料电池电堆与附件性能与其最大/最小阈值进行比较；
燃料电池系统寿命判定单元，用于依据评价条件，判定燃料电池系统寿命是否终止。
进一步的，具体包括：
所述评价条件设置单元具体包括：
最低单体电压与单位电压最小阈值比较单元，用于将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，如果最低单体电压小于单体电压最小阈值，则判定系统寿命终止；
燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值比较单元，用于将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，如果燃料电池电堆老化系数小于电堆老化阈值，则判定系统寿命终止；
电堆电流与电堆最大工作电流比较单元，用于迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，判断电堆电流是否大于电堆最大工作电流，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止；
燃料电池发热量与电堆产热最大阈值比较单元，用于将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较，如果燃料电池在当前系统额定功率下的发热量大于电堆产生热量的最大阈值，则判定系统寿命终止。
一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行车用燃料电池系统健康状态评价方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行车用燃料电池系统健康状态评价方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
本发明通过比较最低单体电压与单位电压最小阈值、燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值、电堆电流与电堆最大工作电流、燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值，满足条件之一，即可判定燃料电池系统的寿命是否终止。
本发明面向实际道路动态工况条件，对燃料电池系统健康状态进行评价，应用燃料电池系统数据模型，充分考虑系统实际操作条件，计算基准电流下的燃料电池电堆与附件的性能与老化特性，并推算当前状态下的系统额定电功率、热功率特性，对燃料电池系统健康状态进行评价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明车用燃料电池系统健康状态评价方法的流程图。
图2是本发明车用燃料电池系统健康状态评价系统的架构图。
图3是评价条件设置单元中四个子单元的架构图。
图4是本发明实施例在具体应用场景下的流程图。
图5是电子设备的系统架构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示的车用燃料电池系统健康状态评价方法，具体包括：
步骤T0：基于燃料电池系统敏感性测试数据，形成数据模型(即，拟合对象)，设置评价条件；
步骤T1：将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较；
步骤T2：将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较；
步骤T3：迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较；
步骤T4：将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较；
步骤T5：结合数据模型，依据上述评价条件中的至少一个评价结果，判定系统寿命是否终止。
对于方法实施例，出于简单描述的目的将方法步骤表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
优选的，最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，具体为：
在整车正常使用条件下，记录燃料电池系统在燃料电池电堆基准电流Iref下的操作条件与电堆巡检信息，记录电堆当前平均电压Vref_n与最低单体电压 Vref_min_n，判断最低单体电压Vref_min_n是否小于单体电压最小阈值Vmin，如果最低单体电压Vref_min_n小于单体电压最小阈值Vmin，则判定系统寿命终止。
优选的，燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，具体为：
基于当前基准电流Iref操作条件，通过数据模型，进行多次循环计算，计算出第n次循环，通过当前电压Vref_n与燃料电池电堆初始电压Vref_n_0作比，得出当前时刻燃料电池电堆的老化系数kn；计算得出基于当前操作条件的初始附件功耗Pref_aux_n_0，通过当前附件功耗Pref_aux_n与初始附件功耗 Pref_aux_n_0作比，得出当前时刻附件的老化系数an，判断燃料电池电堆老化系数kn是否小于电堆老化阈值kmin。作比：即是由一个前项和一个后项组成的除法算式，是除法的另一种表现方式。
优选的，迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，具体为：
根据系统预标定操作条件，通过数据模型，结合电堆、附件衰减老化情况，进行多次循环计算，计算得出第n次循环，燃料电池系统在电堆额定电流Irate下的系统输出功率Prate_n＝Prate_stack_n_0×燃料电池电堆老化系数kn-初始附件功耗Prate_aux_n_0×an，如系统输出功率Prate_n＜燃料电池系统额定电功率 Prate，则按上述方法继续计算Irate+1电流下的第n次系统输出功率Prate+1_n，如果第n次系统输出功率Prate+1_n＜燃料电池系统额定电功率Prate，则继续迭代增加电流直至第m次迭代的电堆电流Irate+m，使第m次迭代的系统输出功率Prate+m_n≥燃料电池系统额定电功率Prate，并记录当前电压Vrate+m_n＝初始状态的电堆平均单体电压Vrate+m_n_0×燃料电池电堆老化系数kn，判断第m次迭代的电堆电流Irate+m是否大于电堆最大工作电流Imax，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止。
优选的，计算燃料电池堆在当前系统额定功率下发热量的公式具体为：计算燃料电池在堆当前系统额定功率下的发热量Qrate+m_n＝(1.368-当前状态电堆平均单体电压Vrate+m_n)/当前状态电堆平均单体电压Vrate+m_n×当前状态下系统电功率Prate+m_n，判断发热量Qrate+m_n是否大于电堆产热最大阈值 Qrate_max。
如图2和图3所示，车用燃料电池系统健康状态评价系统具体包括：
数据模型单元，基于燃料电池系统敏感性测试数据形成的拟合对象；
评价条件设置单元，用于将燃料电池电堆与附件性能与其最大/最小阈值进行比较；
评价条件设置单元具体包括四个子单元：
最低单体电压与单位电压最小阈值比较单元，用于将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，如果最低单体电压小于单体电压最小阈值，则判定系统寿命终止；
燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值比较单元，用于将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，如果燃料电池电堆老化系数小于电堆老化阈值，则判定系统寿命终止；
电堆电流与电堆最大工作电流比较单元，用于迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，判断电堆电流是否大于电堆最大工作电流，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止；
燃料电池发热量与电堆产热最大阈值比较单元，用于将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较，如果燃料电池在当前系统额定功率下的发
燃料电池系统寿命判定单元，用于依据评价条件，判定燃料电池系统寿命是否终止。
值得注意的是，虽然在本系统只披露了数据模型单元、评价条件设置单元和燃料电池系统寿命判定单元，但并不意味着本系统的组成仅仅局限于上述单元/模块，相反，本发明所要表达的意思是：在上述基本功能单元/模块的基础之上本领域技术人员可以结合现有技术任意添加一个或多个功能单元/模块，形成无穷多个实施例或技术方案，也就是说本系统是开放式而非封闭式的，不能因为本实施例仅仅披露了个别基本功能单元/模块，就认为本发明权利要求的保护范围局限于所公开的基本功能单元/模块。同时，为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元、模块分别描述。当然在实施本申请时可以把各单元、模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
如图4所示的本发明一个可能的实施例，在本实施例中公开了具体应用场景下评价流程：
前提条件：基于燃料电池系统敏感性测试数据，形成数据模型，具备计算不同电流、供气流量、供气压力、供气湿度、工作温度等条件下的燃料电池电堆与附件性能的能力。
在步骤S1中，在整车正常使用条件下，合理记录燃料电池系统在燃料电池电堆基准电流Iref下的操作条件与电堆巡检信息，记录电堆当前平均电压 Vref_n与最低单体电压Vref_min_n，若最低单体电压Vref_min_n小于单体电压最小阈值Vmin，则判定系统寿命终止。
在步骤S2中，基于当前基准电流Iref操作条件，通过数据模型，计算出第n次循环，燃料电池电堆的初始电压Vref_n_0，通过当前电压Vref_n与初始电压Vref_n_0作比，得出当前时刻燃料电池电堆的老化系数kn；计算得出基于当前操作条件的初始附件功耗Pref_aux_n_0，通过当前附件功耗Pref_aux_n与初始附件功耗Pref_aux_n_0做比，得出当前时刻附件的老化系数an；若燃料电池电堆的老化系数kn小于电堆老化阈值kmin，则判定系统寿命终止。作比：即是由一个前项和一个后项组成的除法算式，是除法的另一种表现方式。
在步骤S3中，Prate为系统额定输出功率；根据系统预标定操作条件，通过数据模型，结合电堆、附件衰减老化情况，计算得出第n次循环，燃料电池系统在电堆额定电流Irate下的系统输出功率Prate_n＝电堆电功率Prate_stack_n_0×老化系数kn-电堆电功率Prate_aux_n_0×an，如系统输出功率Prate_n＜系统额定输出功率Prate，则按上述方法继续计算电堆额定电流Irate+1电流下的系统输出功率Prate+1_n，如系统输出功率Prate+1_n＜系统额定输出功率Prate，则继续迭代增加电流直至电堆额定电流Irate+m，使Prate+m_n≥Prate，并记录电堆平均单体电压Vrate+m_n＝电堆平均单体电压Vrate+m_n_0×老化系数kn；如电堆电流Irate+m大于电堆最大工作电流Imax，则判定系统寿命终止。
在步骤S4中，计算燃料电池电在堆当前系统额定功率下发热量Qrate+m_n＝ (1.368-电堆平均单体电压Vrate+m_n)/电堆平均单体电压Vrate+m_n×当前状态系统电功率Prate+m_n，如当前状态下系统热功率Qrate+m_n大于电堆产热最大阈值Qrate_max，则判定系统寿命终止。
本实施例评价方法中涉及的变量说明：
Iref：完成初步活化后，对应燃料电池电堆平均电压为基准电压的电流，建议基准电压可取0.7V；
Vref_n：第n次记录数据，燃料电池电堆在基准电流点的实测平均电压值；
Vref_min_n：第n次记录数据，燃料电池电堆在基准电流点的实测最低单体电压值；
Vmin：燃料电池电堆允许正常工作的最低电压限制，建议最低电压可取 0.5V；
Vref_n_0：第n次记录数据中，根据基准电流点的操作条件，应用数据模型计算出的燃料电池电堆在基准电流下初始状态的电压；
kn：第n次记录数据，燃料电池电堆老化系数；
kmin：燃料电池电堆的老化下限阈值，建议可取0.8；
Pref_aux_n_0：第n次记录数据中，根据基准电流点的操作条件，应用数据模型计算出的系统附件在基准电流下初始状态的电功率；
Pref_aux_n：第n次记录数据，系统附件在基准电流下当前状态的电功率；
an：第n次记录数据，系统附件的老化系数；
Irate：完成初步活化后，对应燃料电池电堆平均电压为额定电压的电流，建议额定电压可取0.65V；
Prate：燃料电池系统额定电功率；
Prate_n：第n次记录数据，根据基准电流点的操作条件，计算出的当前状态的系统电功率；
Prate_stack_n_0：第n次记录数据，根据基准电流点的操作条件，应用数据模型计算出的初始状态的电堆电功率；
Prate_aux_n_0：第n次记录数据，根据基准电流点的操作条件，应用数据模型计算出的初始状态的附件电功率；
Prate+m_n：第n次记录数据，基准电流点加m电流点，根据系统预标定的操作条件，计算出的当前状态的系统电功率；
Vrate+m_n_0：第n次记录数据，基准电流点加m电流点，根据系统预标定的操作条件，应用数据模型计算出的初始状态的电堆平均单体电压；
Vrate+m_n：第n次记录数据，基准电流点加m电流点，根据系统预标定的操作条件，应用数据模型计算出的当前状态的电堆平均单体电压；
Qrate_max：在燃料电池系统额定功率情况下，允许发出的最大热功率；
Qrate+m_n：第n次记录数据，基准电流点加m电流点，根据系统预标定的操作条件，计算出的当前状态的系统热功率。
备注：系统预标定条件，包括不同电流所对应的空气压力、空气计量比、空气相对湿度、氢空压差、氢气相对湿度、冷却液温度、冷却液温差等条件。
如图5所示，本发明在车用燃料电池系统健康状态评价方法和系统的基础之上，还公开了与之对应的电子设备和存储介质：
一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行车用燃料电池系统健康状态评价方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行车用燃料电池系统健康状态评价方法的步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
电子设备包括硬件层，运行在硬件层之上的操作系统层，以及运行在操作系统上的应用层。该硬件层包括中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、内存管理单元(MMU，Memory Management Unit)和内存等硬件。该操作系统可以是任意一种或多种通过进程(Process)实现电子设备控制的计算机操作系统，例如，Linux操作系统、Unix操作系统、Android操作系统、iOS 操作系统或windows操作系统等。并且在本发明实施例中该电子设备可以是智能手机、平板电脑等手持设备，也可以是桌面计算机、便携式计算机等电子设备，本发明实施例中并未特别限定。
本发明实施例中的电子设备控制的执行主体可以是电子设备，或者是电子设备中能够调用程序并执行程序的功能模块。电子设备可以获取到存储介质对应的固件，存储介质对应的固件由供应商提供，不同存储介质对应的固件可以相同可以不同，在此不做限定。电子设备获取到存储介质对应的固件后，可以将该存储介质对应的固件写入存储介质中，具体地是往该存储介质中烧入该存储介质对应固件。将固件烧入存储介质的过程可以采用现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
电子设备还可以获取到存储介质对应的重置命令，存储介质对应的重置命令由供应商提供，不同存储介质对应的重置命令可以相同可以不同，在此不做限定。
此时电子设备的存储介质为写入了对应的固件的存储介质，电子设备可以在写入了对应的固件的存储介质中响应该存储介质对应的重置命令，从而电子设备根据存储介质对应的重置命令，对该写入对应的固件的存储介质进行重置。根据重置命令对存储介质进行重置的过程可以现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如 ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，具体包括：
基于燃料电池系统敏感性测试数据，形成数据模型，设置评价条件；
将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较；
将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较；
迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较；
将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较；
结合所述数据模型，依据上述评价条件中的至少一个评价结果，判定系统寿命是否终止。
2.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，所述将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，具体为：
在整车正常使用条件下，记录燃料电池系统在燃料电池电堆的当前基准电流下的操作条件与电堆巡检信息，记录电堆当前平均电压与最低单体电压，判断最低单体电压是否小于单体电压最小阈值，如果最低单体电压小于单体电压最小阈值，则判定系统寿命终止。
3.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，所述将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，具体为：
基于当前基准电流操作条件，通过数据模型，进行多次循环计算，计算出燃料电池电堆初始电压，通过电堆当前平均电压与燃料电池电堆初始电压作比，得出当前时刻燃料电池电堆老化系数；计算得出基于当前操作条件的初始附件功耗，通过当前附件功耗与初始附件功耗作比，得出当前时刻附件的老化系数；判断燃料电池电堆老化系数是否小于电堆老化阈值，如果燃料电池电堆老化系数小于电堆老化阈值，则判定系统寿命终止。
4.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，所述迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，具体为：
根据系统预标定操作条件，通过数据模型，结合电堆、附件衰减老化情况，进行多次循环计算，迭代增加电流，将每次循环计算中得到的燃料电池系统在电堆额定电流下的系统输出功率与系统额定输出功率进行对比，直到系统输出功率大于系统额定输出功率，记录当前电压，判断电堆电流是否大于电堆最大工作电流，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止。
5.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，所述将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较，具体为：
计算燃料电池在当前系统额定功率下的发热量，判断发热量是否大于电堆产生热量的最大阈值，如果燃料电池在当前系统额定功率下的发热量大于电堆产生热量的最大阈值，则判定系统寿命终止。
6.根据权利要求5所述的车用燃料电池系统健康状态评价方法，其特征在于，计算燃料电池堆在当前系统额定功率下发热量的公式具体为：
发热量＝(1.368-当前状态电堆平均单体电压)/当前状态电堆平均单体电压×当前状态下系统电功率。
7.一种车用燃料电池系统健康状态评价系统，其特征在于，具体包括：
数据模型单元，基于燃料电池系统敏感性测试数据形成的拟合对象；
评价条件设置单元，用于将燃料电池电堆与附件性能与其最大/最小阈值进行比较；
燃料电池系统寿命判定单元，用于依据评价条件，判定燃料电池系统寿命是否终止。
8.根据权利要求7所述的车用燃料电池系统健康状态评价系统，其特征在于，具体包括：
所述评价条件设置单元具体包括：
最低单体电压与单位电压最小阈值比较单元，用于将最低单体电压与单位电压最小阈值进行比较，如果最低单体电压小于单体电压最小阈值，则判定系统寿命终止；
燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值比较单元，用于将燃料电池堆老化系数与电堆老化阈值进行比较，如果燃料电池电堆老化系数小于电堆老化阈值，则判定系统寿命终止；
电堆电流与电堆最大工作电流比较单元，用于迭代增加电堆电流，与电堆最大工作电流进行比较，判断电堆电流是否大于电堆最大工作电流，如果电堆电流大于电堆最大工作电流，则判定系统寿命终止；
燃料电池发热量与电堆产热最大阈值比较单元，用于将燃料电池的发热量与电堆产热最大阈值进行比较，如果燃料电池在当前系统额定功率下的发热量大于电堆产生热量的最大阈值，则判定系统寿命终止。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
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| 刘浩: "质子交换膜燃料电池的寿命预测研究", 《中国博士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑)》, no. 1, pages 015 - 162 * |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230216074A1 (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-06 | Hyundai Motor Company | System and method for determining performance of fuel cell stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114976130B (zh) | 2024-08-06 |
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