CN115616435A - 一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质，方法包括：在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，基准电压值为控制待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率；基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。本申请寿命预测准确性较高，耗时短，节约时间和成本。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质。
背景技术
燃料电池是一种直接将燃料化学能转化为电能的装置，可广泛应用于移动、固定和便携式辅助电力系统、潜艇和航天飞机等众多领域。与传统的内燃机相比，燃料电池具有功率密度大、效率高、无污染等优点，是未来发展的终极能源形式，也是国家实现碳达峰和碳中和的能源替代形式之一。但目前燃料电池的使用寿命一直阻碍着其商业发展。
目前燃料电池堆使用寿命都是通过催化剂和双极板的寿命预测得到，但是催化剂的寿命只是影响电堆寿命的因素之一，想要应用于实践就必须实际测试燃料电池电堆的使用寿命。国内外电堆生产商普遍标称燃料电池的使用寿命可达1万甚至2万小时，但具体如何得到寿命值业内仍没有准确的寿命测试方法。虽然可以通过工况实际运行时长来判断电堆寿命，但这样做的成本较高，时间较长，对测试设备要求也高，测试出一个电堆的使用寿命需要投入巨大的人力物力，但在燃料电池快速发展的阶段，进行实时测试显然不现实。因此，需要提供一种改进的燃料电池的寿命预测方案，从而提高燃料电池的寿命预测的准确性，缩短测试耗时，节约时间和成本。
发明内容：
针对现有技术的上述问题，本申请提供一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质，提高寿命预测结果的准确性，缩短寿命预测耗时，节约时间和成本。。
一方面，本申请提供了一种燃料电池的寿命预测方法，所述方法包括：
在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，所述基准电压值为控制所述待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；
对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率；
基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
进一步地，所述在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值包括：
控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长；
控制所述待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长；
控制所述待测燃料电池以基准电压检测工况运行第三预设时长后，进行基准电压检测，得到当前寿命测试循环对应的基准电压值；
重复上述控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长、周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长、以及进行基准电压检测的步骤，至所述待测燃料电池达到测试中止状态，得到多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值；
其中，所述测试中止状态为所述待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值或所述寿命测试循环的循环次数达到预设循环次数。
进一步地，所述控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长包括：
控制所述待测燃料电池在怠速功率与低负载运行功率之间切换运行预设次数，所述低负载运行功率高于所述怠速功率且低于所述待测燃料电池的额定功率，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第一预设阈值；
控制所述待测燃料电池切换至停机状态；
重复执行上述切换运行预设次数和切换至停机状态的步骤，至达到所述第一预设时长。
进一步地，所述控制所述待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长包括：
基于预设切换次序，控制所述待测燃料电池在怠速功率、多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行，至达到所述第二预设时长，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第二预设阈值。
进一步地，所述对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率包括：
调用预设拟合模型对所述多个参考基准电压值进行拟合处理，得到基准电压曲线；
基于所述基准电压曲线的斜率确定所述基准电压衰减率。
进一步地，基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果包括：
基于测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系，得到所述预设测试环境条件对应的第一电压衰减系数；
基于循环次数与电压衰减系数间的对应关系，得到所述多个寿命测试循环的循环次数对应的第二电压衰减系数；
对所述基准电压衰减率、所述第一电压衰减系数、所述第二电压衰减系数进行寿命计算，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
进一步地，所述方法还包括：
获取多种测试环境条件下对所述待测燃料电池进行寿命预测，得到所述多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果，所述多种测试环境条件包括所述预设测试环境条件；
对所述多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果进行加权求平均处理，得到目标寿命预测结果。
另一方面，本申请提供了一种燃料电池的寿命预测装置，所述装置包括：
基准电压获取模块：用于在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中的多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，所述基准电压值为控制所述待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；
基准电压拟合模块：用于对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率；
寿命预测模块：用于基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
另一方面，本申请提供了一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上所述燃料电池的寿命预测方法。
另一方面，本申请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至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述燃料电池的寿命预测方法。
本申请提供的一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质具有如下技术效果：
本申请在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率；基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。通过调整测试循环的运行工况，以及通过得到的多项结果进行寿命预测，模拟各种运行工况环境，显著提高寿命预测结果的准确性，缩短寿命预测耗时，节约时间和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。
图1是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种燃料电池的运行功率与运行时间关系图；
图7是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测装置的结构示意框图；
图8是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例公开了一种燃料电池的寿命预测方法、装置、设备及储存介质，能够得到燃料电池的实际使用寿命，显著提高寿命预测结果的准确性，缩短寿命预测耗时，节约时间和成本。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以下结合图1介绍本申请公开的燃料电池的寿命预测方法，请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图，本申请提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置、系统或设备产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1所示，方法可以包括：
S101：在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，基准电压值为控制待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的。
需要说明的是，待测燃料电池的类型可以根据其使用的电解质类型和启动时间的差异进行分类，本申请在此不做限定，示例性的，待测燃料电池可以包括但不限于质子交换膜燃料电池。
待测燃料电池的初始化状态可以为待测燃料电池未使用过的初始状态，测试中止状态为待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值或寿命测试循环的循环次数达到预设循环次数。预设循环次数基于待测燃料电池的电堆性能确定，也就是待测燃料电池预计使用循环次数，具体地，预设循环次数可以为500。
在一些实施例中，预设测试环境条件是基于不利于待测燃料电池运行的环境确定的，预设测试环境条件包括但不限于第一预设测试环境条件、第二预设测试环境条件和第三预设测试环境条件，其中，预设测试环境条件包括限定燃料电池的运行温度范围、燃料电池的运行湿度范围、燃料电池阳极/阴极间的运行压力范围、燃料电池阳极/阴极的运行通入气体的计量比范围。需要说明的是，常规测试中不同燃料电池会有不同的测试环境条件，而申请中的测试环境条件根据不同燃料电池的状况来匹配第一预设测试环境条件、第二预设测试环境条件或第三预设测试环境条件运行。每个燃料电池都有各自的舒适运行条件，想要加快性能衰减就要对其测试环境条件进行约束，测试环境条件相对越恶劣，测试时长相对就越短。
在一些实施例中，第一预设测试环境条件包括：燃料电池的运行温度为85-89℃；燃料电池的运行湿度范围为0-10％；燃料电池阳极/阴极间的运行压力范围为280-290kPaa/270-280kPaa；燃料电池阳极/阴极的运行通入气体的计量比范围为1.4-1.5/1.9-2.0。
第二预设测试环境条件包括：燃料电池的运行温度为90-94℃；燃料电池的运行湿度范围为70-80％；燃料电池阳极/阴极间的运行压力范围为300kPaa/300kPaa；燃料电池阳极/阴极的运行通入气体的计量比范围为1.2-1.3/1.7-1.8。
第三预设测试环境条件包括：燃料电池的运行温度为95-99℃；燃料电池的运行湿度范围为90-100％；燃料电池阳极/阴极间的运行压力范围为280-290kPaa/300-310kPaa；燃料电池阳极/阴极的运行通入气体的计量比范围为1.0-1.1/1.4-1.5。
在一些实施例中，第一预设时长可以为1200s。
在一些实施例中，第二预设时长可以为2400s。
S102：对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率。
在一些实施例中，步骤S102包括：
调用预设拟合模型对多个参考基准电压值进行拟合处理，得到基准电压曲线。
基于基准电压曲线的斜率确定基准电压衰减率。
需要说明的是，拟合处理就是把平面上一系列的多个参考基准电压点值，通过曲线连接。本申请实施例中的拟合方法可以包括但不限于最小二乘曲线拟合法。具体地，可以将基准电压曲线的斜率确定为基准电压衰减率。具体地，基准电压曲线的斜率范围包括但不限于10-4～10-5。
本申请通过对多个参考基准电压值进行拟合处理，得到基准电压曲线，并基于基准电压曲线的斜率确定基准电压衰减率，将燃料电池的基准电压与燃料电池的使用寿命相关联，参考基准电压曲线的斜率对燃料电池的使用寿命进行预测，提高了寿命预测的准确率。
S103：基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。
在一些实施例中，请参考图4，图4是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图，步骤S103包括：
S401：基于测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系，得到预设测试环境条件对应的第一电压衰减系数。其中，第一电压衰减系数以α表示。
需要说明的是，第一，燃料电池正常运行温度一般在70℃至85℃，温度越高就会加速燃料电池的质子膜的老化，对燃料电池耐久测试也会越快；第二，燃料电池运行湿度较小的情况下考验了燃料电池的质子膜的物理抗折能力，长时间运行在干燥的气体中会导致膜穿孔，加速膜的损坏，过分加湿也会出现燃料电池水过量的情况，过量的生成水无法及时排出腔道，会出现堵水局部欠气，并产水局部高温热点从而加速催化剂的团聚和载体的腐蚀；第三，燃料电池阳极/阴极间的运行压力阴极高于阳极则会导致空气进入阳极侧，加快催化剂的团聚衰减，是不利于燃料电池运行的压力条件；第四，由于氢气供气不可能100％利用，会有很大一部分直接排出燃料电池，所以实际供氢计量比需要远高于理论值。同样运行中实际消耗的是氧气，而通入的是空气，其中78％的氮气是无效气体，所以空气的计量比要更高才能满足燃料电池运行，本申请中的氢气和空气计量比都非常接近理论计量比，按照此条件运行耐久则会增加燃料电池欠气的可能，甚至出现反极现象，极大的加快了燃料电池耐久测试。综上，上述三个测试环境条件导致燃料电池的衰减程度排序为：第一预设测试环境条件＜第二预设测试环境条件＜第三预设测试环境条件，相应的，三个测试环境条件对应的的电压衰减系数的排序同上。
在一些实施例中，测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系为，在第一预设测试环境条件进行燃料电池寿命预测的情况下，对应的第一电压衰减系数α可以为1.1；在第二预设测试环境条件进行燃料电池寿命预测的情况下，对应的第一电压衰减系数α为可以1.2；在第三预设测试环境条件进行燃料电池寿命预测的情况下，对应的第一电压衰减系数α为可以1.4。
S402：基于循环次数与电压衰减系数间的对应关系，得到多个寿命测试循环的循环次数对应的第二电压衰减系数。其中，第二电压衰减系数以β表示。
在一些实施例中，循环次数与电压衰减系数间的对应关系为，在多个寿命测试循环的循环次数为大于等于500的情况下，对应的第二电压衰减系数β可以为1，在多个寿命测试循环的循环次数为大于等于300且小于500的情况下，对应的第二电压衰减系数β为可以0.6，在多个寿命测试循环的循环次数为小于300的情况下，对应的第二电压衰减系数β可以为0.4。
S403：对基准电压衰减率、第一电压衰减系数、第二电压衰减系数进行寿命计算，得到待测燃料电池的寿命预测结果。
本申请通过对基准电压衰减率、第一电压衰减系数、第二电压衰减系数进行寿命计算，以此来评估燃料电池的实际使用耐久时长，主要从测试环境条件、循环次数、基准电压衰减情况三个方面来预测燃料电池实际寿命，既可以减少寿命测试时长，同时降低测试的成本。
在一些实施例中，待测燃料电池的寿命可利用如下公式计算得到：
t＝V*α*β/│λ│；
其中，t表示待测燃料电池的寿命时长；α表示第一电压衰减系数；β表示第二电压衰减系数；λ表示基准电压衰减率；V表示初始基准电压。其中，V作为在待检测燃料电池寿命预测过程中的电压衰减参考值，具体可以取值为0.7。
本申请在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率；基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。通过调整测试循环的运行工况，以及通过得到的多项结果进行寿命预测，模拟各种运行工况环境，显著提高寿命预测结果的准确性，缩短寿命预测耗时，节约时间和成本。
在一些实施例中，请参考图2，图2是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图，步骤S101包括：
S201：控制待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长。
需要说明的是，预设怠速工况为主要考虑燃料电池快速加减载下燃料电池低功率运行及停机的状态，停机即停止氧化剂和燃料剂的供应，期间不进行任何操作，燃料电池会处于开路高电位状态，燃料电池主要处于高电位及开路状态的情况下，长时间的高电位及开路会导致催化剂团聚和碳载体腐蚀，加速燃料电池催化剂的老化。
在一些实施例中，第一预设时长为1200s。
S202：控制待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长。
需要说明的是，预设加速变载工况为主要考虑燃料电池快速加减载及高负荷功率运行的状态。
在一些实施例中，第二预设时长为2400s。
S203：控制待测燃料电池以基准电压检测工况运行第三预设时长后，进行基准电压检测，得到当前寿命测试循环对应的基准电压值。
需要说明的是，基准电压检测工况为一次预设怠速工况运行第一预设时长和预设加速变载工况运行第二预设时长后运行到基准电流点，并稳定运行。
在一些实施例中，第三预设时长为90s。
S204：重复上述控制待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长、周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长、以及进行基准电压检测的步骤，至待测燃料电池达到测试中止状态，得到多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值。其中，测试中止状态为待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值或寿命测试循环的循环次数达到预设循环次数。
本申请通过预设加速变载工况和预设加速变载工况下运行，以此来评估燃料电池的实际使用耐久时长，整个寿命预测方法耗时较短，节约时间和成本。
在一些实施例中，请参考图3，图3是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图，步骤S201包括：
S301：控制待测燃料电池在怠速功率与低负载运行功率之间切换运行预设次数，低负载运行功率高于怠速功率且低于待测燃料电池的额定功率，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第一预设阈值。
需要说明的是，怠速功率点为怠速电压对应的电流运行点，怠速电压一般规定为0.85V，即电压0.85V时对应的电流功率点叫怠速功率点，怠速功率点是固定的，不随燃料电池性能衰减而变化。
在一些实施例中，低负载运行功率可以为第一预设倍数的额定功率，第一预设倍数可以为15-25％；第一预设倍数也可以为10-25％；第一预设倍数也可以为15-20％。
在一些实施例中，预设次数可以为2次。
在一些实施例中，第一预设阈值可以小于等于1s。
S302：控制待测燃料电池切换至停机状态。
S303：重复执行上述切换运行预设次数和切换至停机状态的步骤，至达到第一预设时长。
在一些实施例中，第一预设时长为1200s。
本申请通过在怠速功率与低负载运行功率之间切换运行及快速加减载，加速了燃料电池的衰减速度，整个寿命预测方法耗时较短，节约时间和成本。
在一些实施例中，步骤S202包括：
基于预设切换次序，控制待测燃料电池在怠速功率、多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行，至达到第二预设时长，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第二预设阈值。
在一些实施例中，预设切换次序包括先第一次怠速运行，然后在多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行，然后在第二次怠速功率。具体地，在第二次怠速功率前，控制待测燃料电池为过载运行功率运行。需要说明的是，在多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行中，任一次运行功率范围互不相同。示例性的，分别在15-25％的额定功率、35-45％的额定功率、55-65％的额定功率、75-85％的额定功率和100-105％的额定功率多种功率范围内运行。
在一些实施例中，第二预设时长为2400s。
在一些实施例中，第二预设阈值与第一预设阈值可以相同，第二预设阈值与第一预设阈值也可以不同，示例性的，第二预设阈值可以为1s。
本申请通过在多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行及快速加减载，加速了燃料电池的衰减速度，整个寿命预测方法耗时较短，节约时间和成本。
在一些实施例中，请参考图5，图5是本申请实施例提供的一种燃料电池的寿命预测方法的流程示意图，方法还包括：
S501：获取多种测试环境条件下对待测燃料电池进行寿命预测，得到多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果，多种测试环境条件包括预设测试环境条件；
S502：对多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果进行加权求平均处理，得到目标寿命预测结果。
本申请通过获取待测燃料电池多种测试环境条件下的寿命预测结果，对多种寿命预测结果进加权求平均处理，从而得到燃料电池的实际使用寿命，提高了燃料电池的实际使用寿命预测的准确率。
在一个具体的实施例中，请参考图6，方法包括：
S1：在预设测试环境条件下，控制待测燃料电池怠速功率运行5s，20％额定功率运行5s，怠速功率运行10s，20％额定功率运行5s后停机5s。
S2：循环运行S1满足1200s后执行S3。
S3：控制待测燃料电池怠速运行5s，80％额定功率运行3s，40％额定功率运行3s，额定功率运行20s，20％额定功率运行3s，60％额定功率运行20s，20％额定功率运行3s，额定功率运行20s，怠速运行5s。
S4：循环运行S3满足2400s后执行S5。
S5：控制待测燃料电池运行到基准电流点，并稳定运行90s，记录参考基准电压U。其中，步骤S1-S4中的运行功率加减载时间都在1s内完成。
S6：循环执行步骤S1-S5，直到待检测燃料电池达到测试中止状态，并记录循环次数。其中，测试中止状态为待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值。
需要说明的是，要想达到待检测燃料电池的理论寿命预测的状态，燃料电池运行至少需要完成500次循环测试。燃料电池运行会有经历三个阶段，分别是性能上升期、性能稳定期和性能衰减期。前100次循环测试主要还处在性能上升期，新的燃料电池性能随着测试进行催化剂会被不断激活达到一个最佳状态，性能也会随之增长；之后就是燃料电池运行的稳定期，稳定期的长短也就决定了燃料电池的耐久寿命，耐久稳定期需要300-400次循环测试完成；最后就是衰减期，也是燃料电池性能开始迅速下降的时期，且这一时期的性能衰减相对较快，一般在50次循环测试就会衰减到电堆临界值。
S7：基于测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系，得到预设测试环境条件对应的第一电压衰减系数。其中，第一电压衰减系数以α表示。
S8：基于循环次数与电压衰减系数间的对应关系，得到多个寿命测试循环的循环次数对应的第二电压衰减系数。其中，第二电压衰减系数以β表示。
S9：对基准电压衰减率、第一电压衰减系数、第二电压衰减系数进行寿命计算，得到待测燃料电池的寿命预测结果。
具体可利用如下公式计算得到：
t＝V*α*β/│λ│；
其中，t表示待测燃料电池的寿命时长；α表示第一电压衰减系数；β表示第二电压衰减系数；λ表示基准电压衰减率；V表示初始基准电压。其中，V作为在待检测燃料电池寿命预测过程中的电压衰减参考值，具体可以取值为0.7。
另一方面，本申请的实施例还提供了一种燃料电池的寿命预测装置，以下结合图7介绍本申请实施例提供了一种燃料电池的寿命预测装置，参照图7中所示，该装置可以包括：
基准电压获取模块11：用于在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中的多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，基准电压值为控制待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；
基准电压拟合模块12：用于对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率；
寿命预测模块13：用于基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。
在一些实施例中，装置还包括：
预设怠速工况运行模块：用于控制待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长。
预设加速变载工况运行模块：用于控制待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长。
基准电压获取模块：用于控制待测燃料电池以基准电压检测工况运行第三预设时长后，进行基准电压检测，得到当前寿命测试循环对应的基准电压值。
循环运行模块：重复上述控制待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长、周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长、以及进行基准电压检测的步骤，至待测燃料电池达到测试中止状态，得到多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值。
其中，测试中止状态为待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值或寿命测试循环的循环次数达到预设循环次数。
在一些实施例中，装置还包括：
预设怠速工况运行模块：还用于控制待测燃料电池在怠速功率与低负载运行功率之间切换运行预设次数，低负载运行功率高于怠速功率且低于待测燃料电池的额定功率，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第一预设阈值。
停机模块：用于控制待测燃料电池切换至停机状态。
怠速工况循环模块：用于重复执行上述切换运行预设次数和切换至停机状态的步骤，至达到第一预设时长。
在一些实施例中，预设加速变载工况运行模块：还用于基于预设切换次序，控制待测燃料电池在怠速功率、多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行，至达到第二预设时长，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第二预设阈值。
在一些实施例中，基准电压拟合模块包括：
拟合处理模块：用于调用预设拟合模型对多个参考基准电压值进行拟合处理，得到基准电压曲线。
基准电压衰减率获取模块：用于基于基准电压曲线的斜率确定基准电压衰减率。
在一些实施例中，装置还包括：
第一电压衰减系数确定模块：用于基于测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系，得到预设测试环境条件对应的第一电压衰减系数。
第二电压衰减系数确定模块：用于基于循环次数与电压衰减系数间的对应关系，得到多个寿命测试循环的循环次数对应的第二电压衰减系数；
寿命计算模块：用于对基准电压衰减率、第一电压衰减系数、第二电压衰减系数进行寿命计算，得到待测燃料电池的寿命预测结果。
在一些实施例中，装置还包括：
多环境寿命预测模块：用于获取多种测试环境条件下对待测燃料电池进行寿命预测，得到多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果，多种测试环境条件包括预设测试环境条件。
加权平均处理模块：用于对多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果进行加权求平均处理，得到目标寿命预测结果。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本申请中装置实施例与方法实施例基于相似的实施方式。
本申请的实施例还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上所述的燃料电池的寿命预测方法。
进一步地，图8示出了一种用于实现本申请实施例所提供燃料电池的寿命预测方法的电子设备的硬件结构示意图，电子设备可以参与构成或包含本申请实施例所提供的装置。如图8所示，电子设备1可以包括一个或多个(图中采用902a、902b，……，902n来示出)处理器902(处理器902可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器904、以及用于通信功能的传输装置906。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(I/O接口)、通用串行总线(USB)端口(可以作为I/O接口的端口中的一个端口被包括)、网络接口、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图8所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子设备1还可包括比图8中所示更多或者更少的组件，或者具有与图8所示不同的配置。
应当注意到的是上述一个或多个处理器902和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到电子设备1(或移动设备)中的其他元件中的任意一个内。如本申请实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制(例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择)。
存储器904可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器902通过运行存储在存储器904内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种燃料电池的寿命预测方法。存储器904可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器904可进一步包括相对于处理器902远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备1。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置906用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子设备1的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置906包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置906可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
显示器可以例如触摸屏式的液晶显示器(LCD)，该液晶显示器可使得用户能够与电子设备1(或移动设备)的用户界面进行交互。
本申请实施例中，存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供处理器对存储器的访问。
本申请的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至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述的燃料电池的寿命预测方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本申请提供了一种车载终端，所述车载终端中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上中任意一项所述燃料电池的寿命预测方法。
本申请提供的一种燃料电池的寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质具有如下技术效果：
本申请在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，对多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到待测燃料电池的基准电压衰减率；基于基准电压衰减率、预设测试环境条件和多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到待测燃料电池的寿命预测结果。通过调整测试循环的运行工况，以及通过得到的多项结果进行寿命预测，模拟各种运行工况环境，显著提高寿命预测结果的准确性，缩短寿命预测耗时，节约时间和成本。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，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，对于装置和设备实施例而言，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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，上述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：
在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，所述基准电压值为控制所述待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；
对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率；
基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中，多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值包括：
控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长；
控制所述待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长；
控制所述待测燃料电池以基准电压检测工况运行第三预设时长后，进行基准电压检测，得到当前寿命测试循环对应的基准电压值；
重复上述控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长、周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长、以及进行基准电压检测的步骤，至所述待测燃料电池达到测试中止状态，得到多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值；
其中，所述测试中止状态为所述待测燃料电池的电堆性能衰减至电堆临界值或所述寿命测试循环的循环次数达到预设循环次数。
3.根据权利要求2所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述控制所述待测燃料电池周期性以预设怠速工况循环运行第一预设时长包括：
控制所述待测燃料电池在怠速功率与低负载运行功率之间切换运行预设次数，所述低负载运行功率高于所述怠速功率且低于所述待测燃料电池的额定功率，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第一预设阈值；
控制所述待测燃料电池切换至停机状态；
重复执行上述切换运行预设次数和切换至停机状态的步骤，至达到所述第一预设时长。
4.根据权利要求2所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述控制所述待测燃料电池周期性以预设加速变载工况循环运行第二预设时长包括：
基于预设切换次序，控制所述待测燃料电池在怠速功率、多种低负载运行功率和过载运行功率间切换运行，至达到所述第二预设时长，在切换运行过程中的功率加减载时间小于等于第二预设阈值。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率包括：
调用预设拟合模型对所述多个参考基准电压值进行拟合处理，得到基准电压曲线；
基于所述基准电压曲线的斜率确定所述基准电压衰减率。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果包括：
基于测试环境条件与电压衰减系数间的对应关系，得到所述预设测试环境条件对应的第一电压衰减系数；
基于循环次数与电压衰减系数间的对应关系，得到所述多个寿命测试循环的循环次数对应的第二电压衰减系数；
对所述基准电压衰减率、所述第一电压衰减系数、所述第二电压衰减系数进行寿命计算，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
7.根据权利要求1所述的燃料电池的寿命预测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多种测试环境条件下对所述待测燃料电池进行寿命预测，得到所述多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果，所述多种测试环境条件包括所述预设测试环境条件；
对所述多种测试环境条件各自对应的寿命预测结果进行加权求平均处理，得到目标寿命预测结果。
8.一种燃料电池的寿命预测装置，其特征在于，所述装置包括：
基准电压获取模块：用于在寿命测试过程中，获取待测燃料电池自初始化状态至测试中止状态过程中的多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值，所述基准电压值为控制所述待测燃料电池在预设测试环境条件下，以预设怠速工况运行第一预设时长，再以预设加速变载工况运行第二预设时长后，通过基准电压测试得到的；
基准电压拟合模块：用于对所述多个寿命测试循环各自对应的参考基准电压值进行拟合处理，得到所述待测燃料电池的基准电压衰减率；
寿命预测模块：用于基于所述基准电压衰减率、所述预设测试环境条件和所述多个寿命测试循环的循环次数进行寿命预测，得到所述待测燃料电池的寿命预测结果。
9.一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任意一项所述燃料电池的寿命预测方法。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任意一项所述燃料电池的寿命预测方法。
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