CN115224321A - 一种燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质，所述燃料电池控制方法包括：获取预设时间内燃料电池的电压衰减率；根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流；在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。本发明提供的燃料电池控制方法在燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据燃料电池的电压衰减率获取燃料电池衰减后的最大输出电流，并根据燃料电池衰减后的最大输出电流控制燃料电池的工作电流，防止因燃料电池的衰减而使系统频繁上报故障停机，有效延长燃料电池衰减后的系统使用时间。

Description

一种燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质。
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，又称电化学发电器。燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同，其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极，正极即氧化剂电极)以及电解质组成。燃料电池电堆是发生电化学反应的场所，为燃料电池系统(或燃料电池发动机)核心部分。电堆工作时，氢气和氧气分别经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。
在燃料电池开关机、内部水管理不善、配气不均以及系统故障等情况下都很容易产生氢空界面，由此产生的高电位对于催化剂载体、扩散层以及膜都有严重的影响，造成燃料电池衰减，并且因燃料电池的衰减可能使系统频繁地上报故障停机。
因此，在燃料电池衰减后如何保证系统正常持续运行，以及如何让衰减后的系统更加安全地运行，仍是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质，可以防止因燃料电池的衰减而使系统频繁上报故障停机，有效延长了燃料电池衰减后的系统使用时间。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池控制方法，所述燃料电池控制方法包括：
获取预设时间内燃料电池的电压衰减率；
根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流；
在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。
作为其中一种实施方式，所述获取预设时间内燃料电池的电压衰减率，包括：
获取预设时间内所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压；
根据所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压，计算所述燃料电池的电压衰减率。
作为其中一种实施方式，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
在所述燃料电池的电压衰减率大于所述预设衰减阈值时，控制计数器进行计数；
监测所述计数器是否大于预设计数器阈值；
若所述计数器大于预设计数器阈值，则进入根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流的步骤。
作为其中一种实施方式，所述获取预设时间内燃料电池的电压衰减率之后，还包括：
若所述燃料电池的电压衰减率不大于所述预设衰减阈值，则控制计数器归零。
作为其中一种实施方式，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
获取燃料电池参数；
根据所述燃料电池的电压衰减率及所述燃料电池参数，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流。
作为其中一种实施方式，所述在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流，包括：
获取冗余电流；
根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流及所述冗余电流，获取所述燃料电池准许输出的最大工作电流；
根据所述燃料电池准许输出的最大工作电流，控制所述燃料电池的工作电流。
第二方面，本发明实施例提供了一种燃料电池控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述燃料电池控制方法的步骤。
第三方面，本发明实施例提供了一种车辆，所述车辆包括如第二方面所述的燃料电池控制装置。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述燃料电池控制方法的步骤。
本发明实施例提供的燃料电池控制方法、装置、车辆及计算机存储介质，所述燃料电池控制方法包括：获取预设时间内燃料电池的电压衰减率；根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流；在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。如此，在燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据燃料电池的电压衰减率获取燃料电池衰减后的最大输出电流，并根据燃料电池衰减后的最大输出电流控制燃料电池的工作电流，可以有效控制燃料电池衰减后的系统稳定运行，防止因燃料电池的衰减而使系统频繁上报故障停机，有效延长燃料电池衰减后的系统使用时间，增加燃料电池系统的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池控制装置的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本发明不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
应该理解的是，虽然本发明实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
需要说明的是，在本文中，采用了诸如S101、S102等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S102后执行S101等，但这些均应在本发明的保护范围之内。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法，该燃料电池控制方法可以由本发明实施例提供的一种燃料电池控制装置来执行，该燃料电池控制装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现，所述燃料电池控制方法包括以下步骤：
步骤S101：获取预设时间内燃料电池的电压衰减率；
这里，计算出燃料电池的电压衰减率，然后根据燃料电池的电压衰减率判断燃料电池电堆的衰减程度。
在一实施方式中，所述获取预设时间内燃料电池的电压衰减率，包括：
获取预设时间内所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压；
根据所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压，计算所述燃料电池的电压衰减率。
这里，所述获取预设时间内所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压可以是指在额定电流密度或额定电流保持不变的情况下，获取燃料电池在一段时间内的输出电压，然后根据所述燃料电池在一段时间内的的输出电压，计算所述燃料电池的电压衰减率。例如，在额定电流为100A时，获取燃料电池的输出电压为300V，接着获取到一段时间后的该燃料电池的输出电压为250V，则该燃料电池的电压衰减率为(300-250)/300*100％＝16.7％。
步骤S102：根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流；
具体地，步骤S102可以响应于判定所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值，根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流，以保证电堆衰减后的燃料电池系统可以正常持续运行。
在一实施方式中，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
在所述燃料电池的电压衰减率大于所述预设衰减阈值时，控制计数器进行计数；
监测所述计数器是否大于预设计数器阈值；
若所述计数器大于预设计数器阈值，则进入根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流的步骤。
这里，在判定所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，可能是由于燃料电池系统在运行过程中的输出电压还未达到稳定工作状态，因此，在所述燃料电池的电压衰减率大于所述预设衰减阈值时，可以控制计数器进行计数，并根据燃料电池的实际应用情况设置预设计数器阈值，以摒除由于燃料电池系统在运行过程中的输出电压还未达到稳定工作状态造成的暂时性的燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值的情况。然后监测计数器是否大于预设计数器阈值，若所述计数器大于预设计数器阈值，判定燃料电池衰减达到预设程度，需要限制燃料电池工作电流的输出，则进入根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流的步骤。相反地，若所述计数器不大于预设计数器阈值，则计算下一个预设采样周期内燃料电池在额定电流密度下的电压衰减率，并重复以上判断执行步骤。如此，摒除了由于燃料电池系统在运行过程中的输出电压还未达到稳定工作状态造成的暂时性的燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值的情况，使得燃料电池电堆衰减程度的判断准确性更高。
在一实施方式中，若所述燃料电池的电压衰减率不大于所述预设衰减阈值，则判定燃料电池性能正常，控制计数器归零。
在一实施方式中，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
获取燃料电池参数；
根据所述燃料电池的电压衰减率及所述燃料电池参数，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流。
这里，所述燃料电池参数可以包括燃料电池单体平均最小工作电压阈值、燃料电池的实时工作温度等。所述根据所述燃料电池的电压衰减率及所述燃料电池参数，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流，可以是根据燃料电池的电压衰减率、燃料电池单体平均最小工作电压阈值、燃料电池的实时工作温度查表获取燃料电池衰减后的最大输出电流，表为根据实验数据得到的表，不同的电堆型号标定的数据不同。当然，也可以根据燃料电池的电压衰减率，以及其他的燃料电池参数进行查表，以获取燃料电池衰减后的最大输出电流，只要有相关的实验标定数据就行，具体参数名称在此不作限定。
步骤S103：在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。
具体地，在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据步骤S102中获得的所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。如此，限制电堆的最大工作电流后，可以避免电堆频繁报电压低故障，延长电堆使用寿命，保证燃料电池衰减后的系统稳定运行，增加燃料电池系统的安全可靠性。
综上，上述实施例提供的燃料电池控制方法中，首先获取预设时间内燃料电池的电压衰减率，判断燃料电池的电压衰减率是否大于预设衰减阈值，在燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据燃料电池的电压衰减率获取燃料电池衰减后的最大输出电流，并根据燃料电池衰减后的最大输出电流控制燃料电池的工作电流，可以有效控制燃料电池衰减后的系统稳定运行，防止因燃料电池的衰减而使系统频繁上报故障停机，有效延长燃料电池衰减后的系统使用时间，增加燃料电池系统的安全可靠性。
在一实施方式中，所述在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流，包括：
获取冗余电流；
根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流及所述冗余电流，获取所述燃料电池准许输出的最大工作电流；
根据所述燃料电池准许输出的最大工作电流，控制所述燃料电池的工作电流。
这里，燃料电池准许输出的最大工作电流为根据燃料电池的电压衰减率及燃料电池参数(比如单体平均最小工作电压阈值、燃料电池的实时工作温度等)查表获取的燃料电池衰减后的最大输出电流减去冗余电流。冗余电流可以根据实验数据查表得到，不同的电堆型号标定的数据不同。需要说明的是，冗余电流是为了防止在系统加载过程中，出现超调或者燃料电池单体性能一致性不同导致的瞬时单体电压低于阈值而上报故障停机。如此，进一步保证了燃料电池系统的安全运行，增加了燃料电池系统的安全可靠性。
基于前述实施例相同的发明构思，本发明实施例提供了一种燃料电池控制装置，如图2所示，该燃料电池控制装置包括：处理器110和用于存储能够在处理器110上运行的计算机程序的存储器111；其中，图2中示意的处理器110并非用于指代处理器110的个数为一个，而是仅用于指代处理器110相对其他器件的位置关系，在实际应用中，处理器110的个数可以为一个或多个；同样，图2中示意的存储器111也是同样的含义，即仅用于指代存储器111相对其他器件的位置关系，在实际应用中，存储器111的个数可以为一个或多个。所述处理器110用于运行所述计算机程序时，实现所述燃料电池控制方法。
该燃料电池控制装置还可包括：至少一个网络接口112。该燃料电池控制装置中的各个组件通过总线系统113耦合在一起。可理解，总线系统113用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统113除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚起见，在图2中将各种总线都标为总线系统113。
其中，存储器111可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器111旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本发明实施例中的存储器111用于存储各种类型的数据以支持该燃料电池控制装置的操作。这些数据的示例包括：用于在该燃料电池控制装置上操作的任何计算机程序，如操作系统和应用程序；联系人数据；电话簿数据；消息；图片；视频等。其中，操作系统包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序可以包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。这里，实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序中。
基于前述实施例相同的发明构思，本实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述的燃料电池控制装置。
基于前述实施例相同的发明构思，本实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机存储介质可以是磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、快闪存储器(FlashMemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。所述计算机存储介质中存储的计算机程序被处理器运行时，实现上述所述的燃料电池控制方法。所述计算机程序被处理器执行时实现的具体步骤流程请参考图1所示实施例的描述，在此不再赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种燃料电池控制方法，其特征在于，所述燃料电池控制方法包括：
获取预设时间内燃料电池的电压衰减率；
根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流；
在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流。
2.根据权利要求1所述的燃料电池控制方法，其特征在于，所述获取预设时间内燃料电池的电压衰减率，包括：
获取预设时间内所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压；
根据所述燃料电池在额定电流密度下的输出电压，计算所述燃料电池的电压衰减率。
3.根据权利要求1所述的燃料电池控制方法，其特征在于，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
在所述燃料电池的电压衰减率大于所述预设衰减阈值时，控制计数器进行计数；
监测所述计数器是否大于预设计数器阈值；
若所述计数器大于预设计数器阈值，则进入根据所述燃料电池的电压衰减率，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流的步骤。
4.根据权利要求1所述的燃料电池控制方法，其特征在于，所述获取预设时间内燃料电池的电压衰减率之后，还包括：
若所述燃料电池的电压衰减率不大于所述预设衰减阈值，则控制计数器归零。
5.根据权利要求1或3所述的燃料电池控制方法，其特征在于，所述根据所述燃料电池的电压衰减率，获取燃料电池衰减后的最大输出电流，包括：
获取燃料电池参数；
根据所述燃料电池的电压衰减率及所述燃料电池参数，获取所述燃料电池衰减后的最大输出电流。
6.根据权利要求1所述的燃料电池控制方法，其特征在于，所述在所述燃料电池的电压衰减率大于预设衰减阈值时，根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流，控制燃料电池的工作电流，包括：
获取冗余电流；
根据所述燃料电池衰减后的最大输出电流及所述冗余电流，获取所述燃料电池准许输出的最大工作电流；
根据所述燃料电池准许输出的最大工作电流，控制所述燃料电池的工作电流。
7.一种燃料电池控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述燃料电池控制方法的步骤。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求7所述的燃料电池控制装置。
9.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述燃料电池控制方法的步骤。
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