CN115939463A - 一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统，该方法包括：维持燃料电池处于预设温度范围内，并执行以下步骤：阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)；分别获取增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后增湿器的湿侧压力、湿侧温度；根据理想气体定律获取增湿器的气体泄漏速率；当气体泄漏速率大于预设失效值时，执行步骤：判定增湿器失效并提示。本发明的有益效果是：在线诊断出增湿器泄露速率，进而判断增湿器是否达到寿命终止，以便及时更换增湿器，提高燃料电池系统寿命。

Description

一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统。

背景技术

增湿器是燃料电池发动机中用于空气增湿的零部件，一般采用膜增湿器，即增湿器一侧进入湿度高的空气，一般为燃料电池阴极出口的空气，另一侧为干空气，即将要进入燃料电池的空气，增湿器膜两侧空气由于湿度差，湿测空气中的水分会透过膜传递到干侧空气，从而达到对进入燃料电池干侧空气进行增湿的目的。

增湿器中的膜材料，时间久了就会出现微孔，甚至较大的孔，干侧压力较大的空气会泄露到湿测压力较低的空气侧，然后排出系统外，这样就会导致进入到燃料电池的空气量减少，如果不能及时诊断出来，燃料电池会长时间处在非最佳工作状态，从而影响燃料电池的寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统。其中，一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，包括步骤：

维持燃料电池处于预设温度范围内，并执行以下步骤：

阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)；

分别获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；

根据理想气体定律获取所述增湿器的气体泄漏速率；

当所述气体泄漏速率大于预设失效值时，执行步骤：

判定所述增湿器失效并提示。

进一步地，所述理想气体定律满足：

Q1＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1

其中，Q1为所述增湿器的气体泄漏速率，单位为m³/s；n为空气的物质的量，单位为mol；R为摩尔气体常数，单位为J/(mol*K)；Tc1为所述间隔时间前增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm1为所述间隔时间前增湿器的湿侧压力，单位为Pa；Tc2为所述间隔时间后增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm2为所述间隔时间后增湿器的湿侧压力，单位为Pa；tm1为所述间隔时间，单位为s。

更进一步地，所述理想气体定律满足：

Q2＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1-Qc

其中，Q2为Q1修定值，单位为m³/s；Qc为所述增湿器的湿侧所在管路的泄漏速率，单位为m³/s。

进一步地，所述阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)具体包括步骤：

使空压机以预设转速运行阴极吹扫所述燃料电池，调整第二阀件开度以使所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)且不大于150KPa(表压)；

再逐渐打开旁通阀，同时逐渐关闭所述第二阀件且所述增湿器的湿侧压力在所述第二阀件处于关闭状态时，所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)；

后关闭所述空压机和第一阀件且使所述旁通阀处于打开状态，所述增湿器的湿侧处于保压状态且湿侧压力不小于30KPa(表压)；其中，所述空压机设置于阴极进气管路，所述第二阀件设置于阴极出气管路且靠近所述增湿器的湿侧出气端设置，所述第一阀件设置于所述阴极出气管路且设置于所述燃料电池和所述增湿器之间；所述旁通阀设置于阴极旁通管路，所述阴极旁通管路用以实现所述阴极进气管路与大气环境连通。

进一步地，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

进一步地，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

获取处于保压状态下的所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；同步使所述增湿器的干侧连通大气环境至间隔时间时再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

进一步地，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

使所述增湿器的干侧连通大气环境；分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；或，

使所述增湿器的干侧连通大气环境；当所述增湿器的湿侧压力降至第一目标压力范围时，获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t1；当所述增湿器的湿侧压力降至第二目标压力范围时，再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t2；其中，获取时刻t2和获取时刻t1的差值为所述间隔时间。

进一步地，该方法还包括步骤：

当所述气体泄漏速率不大于所述预设失效值时，执行步骤：判定所述增湿器有效并提示；和/或，

停止维持燃料电池处于预设温度范围内并关停燃料电池系统的附件；和/或，

所述维持燃料电池处于预设温度范围内之前还包括步骤：获取关机指令；执行所述燃料电池的关机吹扫策略。

本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

本发明还提供了一种燃料电池系统增湿器在线诊断系统，包括：

燃料电池、阴极进气管路、阴极出气管路、阴极旁通管路、增湿器、热管理系统和控制器；

其中，所述阴极进气管路、所述增湿器的干侧、所述燃料电池、所述增湿器的湿侧、所述阴极出气管路依次连通；所述阴极进气管路设有空压机；所述燃料电池和所述增湿器的湿侧之间设有第一阀件；所述阴极出气管路设有第二阀件；所述阴极进气管路通过所述阴极旁通管路与大气环境连通；所述热管理系统用于调节所述燃料电池的温度；所述控制器用以执行上述任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

进一步地，所述热管理系统包括：冷却泵、散热器、加热器、节温器；其中，

冷却泵一端连接所述燃料电池出口，另一端连接分别连接散热器一端和加热器一端，加热器另一端连接节温器一端，散热器另一端连接节温器另一端。

进一步地，所述阴极进气管路沿着气流方向依次设有空气过滤器、中冷器，所述空压机两端分别连接空气过滤器、中冷器。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：在不额外增加燃料电池发动机零部件的条件下，提供一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，用于通过增湿器湿侧保压，根据压力降低的速率，在线诊断增湿器的气体泄露速率，进而判断增湿器是否达到寿命终止，以便及时更换增湿器，提高燃料电池系统寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例公开的燃料电池系统增湿器在线诊断方法的流程图；

图2是本发明实施例公开的燃料电池系统增湿器在线诊断系统的框架图。

其中：A-1-燃料电池，A-2-阴极进气管路，A-3-热管理系统，A-4-阴极出气管路，A-5-阴极旁通管路，C-1-压力传感器一，C-2-空气过滤器，C-3-流量温度一体传感器，C-4-空压机，C-5-中冷器，C-6-旁通阀，C-7-空气进气节气门，C-8-压力传感器二，C-9-增湿器，C-10-温度压力一体传感器，C-11-燃料电池出口节气门，C-12-空气背压阀，W-1-燃料电池出口温度传感器，W-2-冷却泵，W-3-散热器，W-4-加热器，即PTC；W-5-节温器，W-6-燃料电池入口温度传感器。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，包括步骤：

S1，维持燃料电池处于预设温度范围内；

并执行以下步骤：

S2，阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)；

S3，分别获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；

S4，根据理想气体定律获取所述增湿器的气体泄漏速率；

当所述气体泄漏速率大于预设失效值时，执行步骤：

S5，判定所述增湿器失效并提示。

进一步地，所述理想气体定律满足：

Q1＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1

其中，Q1为所述增湿器的气体泄漏速率，单位为m³/s；n为空气的物质的量，单位为mol；R为摩尔气体常数，单位为J/(mol*K)；Tc1为所述间隔时间前增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm1为所述间隔时间前增湿器的湿侧压力，单位为Pa；Tc2为所述间隔时间后增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm2为所述间隔时间后增湿器的湿侧压力，单位为Pa；tm1为所述间隔时间，单位为s。

本实施例中，在不额外增加燃料电池发动机零部件的条件下，实现了增湿器的在线诊断，通过先通过阴极吹扫实现增湿器的湿侧处于保压(即稳压状态，表压不小于30KPa(表压))，然后停止阴极吹扫，并根据增湿器的湿侧因向增湿器的干侧泄露而导致的压力下降，在线获取增湿器的湿侧向增湿器的干侧泄露的气体泄露速率，进而判断增湿器是否达到寿命终止，以便及时更换增湿器，从而保证燃料电池的最佳工作状态，不会因增湿器的膜材料破损导致进入其的空气量不足而影响工作寿命(因膜材料破损导致由燃料电池出的低氧阴极尾气经由增湿器的湿侧通过膜材料泄露至增湿器的干侧而形成燃料电池的阴极进气量，导致燃料电池运行过程虽阴极进气量满足条件但其所携带的氧气量无法达到工作需求)，进而提高燃料电池的使用寿命，降低燃料电池的使用成本和维护成本。

因理想气体定律中Pm1和Pm2为绝压，因此，实际应用中，若压力传感器检测到的值为表压时，则需换算为绝压；若压力表检测到的值为绝压时，则无需换算。同样的，因增湿器的湿侧处于保压(稳压)状态时的表压不低于30Kpa，若压力表检测到的值为表压时，则直接判断其是否低于30KPa。若压力表检测到的值为绝压时，则需将其换算成表压再进行判断，或者判断其是否低于(30Kpa+大气压值)来进行判断，以上应均属于本申请的保护范围。同理，因理想气体定律中Tc1和Tc2的单位为K，因此，实际应用中，温度传感器检测到的温度单位为℃时，需要转换为单位为K；温度传感器检测到的温度范围为K时，则无需转换。同样的，对于间隔时间而言，依据单位之间的转换关系在需要时进行转换即可，这里不再赘述了。

更进一步地，所述理想气体定律满足：

Q2＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1-Qc

其中，Q2为Q1修定值，单位为m³/s；Qc为所述增湿器的湿侧所在管路的泄漏速率，单位为m³/s。

本实施例中，提高了增湿器的在线诊断的精准度和科学性，避免出现因管路泄露而导致的误判，从而更加科学、真实且可靠。在实际应用中，增湿器的湿侧所在管路的泄露速率可通过实验台架进行获取或根据经验值进行获取(主要泄露点为为实现增湿器湿侧处于保压状态(或稳压状态)的前后端的阀件(即下文所述的第一阀件和第二阀件))。

进一步地，所述阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)具体包括步骤：

使空压机以预设转速运行阴极吹扫所述燃料电池，调整第二阀件开度以使所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)且不大于150KPa(表压)；

再逐渐打开旁通阀，同时逐渐关闭所述第二阀件且所述增湿器的湿侧压力在所述第二阀件处于关闭状态时，所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa(表压)；

后关闭所述空压机和第一阀件且使所述旁通阀处于打开状态，所述增湿器的湿侧处于保压状态且湿侧压力不小于30KPa(表压)；其中，所述空压机设置于阴极进气管路，所述第二阀件设置于阴极出气管路且靠近所述增湿器的湿侧出气端设置，所述第一阀件设置于所述阴极出气管路且设置于所述燃料电池和所述增湿器之间；所述旁通阀设置于阴极旁通管路，所述阴极旁通管路用以实现所述阴极进气管路与大气环境连通。

本实施例中，阴极吹扫实现增湿器的湿侧达到稳压状态的同时，保证增湿器的湿侧压力不低于30KPa(表压)，不仅保护燃料电池使其不受影响，同时满足增湿器的湿侧压降需求。

进一步地，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

本实施例中，间隔时间前后所获取的增湿器的湿侧压力、湿侧温度为增湿器的干侧连通大气环境后。

在其他实施例中，与上述实施例不同的是，本实施例所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

获取处于保压状态下的所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；同步使所述增湿器的干侧连通大气环境至间隔时间时再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

本实施例中，间隔时间前获取的增湿器的湿侧压力、湿侧温度为增湿器的干侧未连通大气环境之前；而间隔时间后获取的增湿器的湿侧压力、湿侧温度为增湿器的干侧连通大气环境之后。

在其他一些实施例中，与上述实施例不同的是，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

使所述增湿器的干侧连通大气环境；分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

本实施例中，前后获取的增湿器的湿侧压力、湿侧温度为增湿器的干侧连通大气环境后所获得。

进一步地，使所述增湿器的干侧连通大气环境；当所述增湿器的湿侧压力降至第一目标压力范围时，获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t1；当所述增湿器的湿侧压力降至第二目标压力范围时，再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t2；其中，获取时刻t2和获取时刻t1的差值为所述间隔时间。

本实施例中，通过压力设定值来获取间隔时间和增湿器的气体泄漏速率。当然，在实际应用中，也可通过设定间隔时间来获取压力值和增湿器的气体泄漏速率。从而提高本申请的适用范围，满足不同增湿器的气体泄漏速率获取方式，实用性强。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述燃料电池系统增湿器在线诊断方法还包括步骤：

当所述气体泄漏速率不大于所述预设失效值时，执行步骤：判定所述增湿器有效并提示。

本实施例中，若增湿器有效也进行提示，从而便于使用者知晓是否需要更换增湿器。当然，当增湿器是有效也可不进行提示，仅提示无效需要更换。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，步骤S5之后还包括步骤：

停止维持燃料电池处于预设温度范围内并关停燃料电池系统的附件。

本实施例中，增湿器是否有效在线判断完成后，可对燃料电池系统的附件(如热管理系统、阀件、增湿器等部件)进行关停，从而使得燃料电池系统关停。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述维持燃料电池处于预设温度范围内(即步骤S1)之前还包括步骤：获取关机指令；执行所述燃料电池的关机吹扫策略。

本实施例中，实现增湿器的在线诊断可与关机指令一起执行，在关机吹扫策略执行之后执行增湿器的在线诊断步骤，从而简化整个燃料系统控制逻辑且易于实现，且关机吹扫和增湿器在线诊断的热管理需求可相同，两个需求顺次执行只需关停一次燃料系统的附件，且承接顺畅。在实际应用中，增湿器的在线诊断步骤可根据设定间隔时间与关机指令一起执行，从而节约关机时间，同时又能实现增湿器的在线诊断。

本发明还公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行上述任一实施例所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

如图2所示，本发明还公开了一种燃料电池系统增湿器在线诊断系统，包括：

燃料电池A-1、阴极进气管路A-2、阴极出气管路A-4、阴极旁通管路A-5、增湿器C-9、热管理系统A-3和控制器；其中，阴极进气管路A-2、增湿器C-9的干侧、燃料电池A-1、增湿器C-9的湿侧、阴极出气管路A-4依次连通；阴极进气管路A-2设有空压机C-4；燃料电池A-1和增湿器C-9的湿侧之间设有第一阀件(相当于下文中的燃料电池出口节气门C-11)；阴极出气管路A-4设有第二阀件(相当于下文中的空气背压阀C-12)；阴极进气管路A-2通过阴极旁通管路A-5与大气环境连通；热管理系统A-3用于调节燃料电池A-1的温度；控制器用以执行上述实施例任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

进一步地，热管理系统A-3包括：冷却泵W-2、散热器W-3、加热器W-4、节温器W-5；其中，冷却泵W-2一端连接燃料电池A-1出口，另一端连接分别连接散热器W-3一端和加热器W-4一端，加热器W-4另一端连接节温器W-5一端，散热器W-3另一端连接节温器W-5另一端；冷却泵W-2和燃料电池A-1出口之间设有燃料电池出口温度传感器W-1；节温器W-5和燃料电池A-1进口之间设有燃料电池入口温度传感器W-6。

进一步地，阴极进气管路A-2沿着气流方向依次设有空气过滤器C-2、中冷器C-5，空压机C-4两端分别连接空气过滤器C-2、中冷器C-5。

示例性的，如图2所示，一种燃料电池系统增湿器在线诊断系统，包括：燃料电池A-1、阴极进气管路A-2、阴极出气管路A-4、阴极旁通管路A-5、增湿器C-9、热管理系统A-3和控制器；其中，阴极进气管路A-2、增湿器C-9的干侧、燃料电池A-1、增湿器C-9的湿侧、阴极出气管路A-4依次连通；阴极进气管路A-2设有空压机C-4；燃料电池A-1和增湿器C-9的湿侧设有第一阀件(即图2中的燃料电池出口节气门C-11)；阴极出气管路A-4设有第二阀件(即图2中的空气背压阀C-12)；阴极进气管路A-2通过阴极旁通管路A-5与大气环境连通；控制器用以执行上述任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

阴极进气管路A-2与燃料电池A-1阴极的进气口连接，用于对燃料电池A-1的阴极输入压缩空气，进而为燃料电池A-1供应其反应所需的氧气。

增湿器C-9用于对进入燃料电池A-1前的空气进行加湿来调节输入燃料电池A-1的氧气的湿度，空压机C-4用于对由外部输入的空气进行增压。阴极进气管路A-2内的空气通过增湿器C-9进行增湿后进入燃料电池A-1。

如图2所示，该燃料电池系统增湿器在线诊断系统的具体连接关系如下：

阴极进气管路A-2上位于空压机C-4的上游设有压力传感器一C-1、空气过滤器C-2、流量温度一体传感器C-3，压力传感器一C-1设置于阴极进气管路A-2的进气口，可通过压力传感器一C-1检测气压，通过查询气压与水完全气化的对应的表格确定水完全气化的温度。空气过滤器C-2输入端连接压力传感器一C-1，空气过滤器C-2输出端连接空压机C-4输入端，空气过滤器C-2对进入空压机C-4前的空气进行过滤。空气过滤器C-2和空压机C-4之间设有流量温度一体传感器C-3，流量温度一体传感器C-3，可对进入阴极进气管路A-2的空气流量和温度进行监测。空压机C-4输出端连接中冷器C-5输入端，中冷器C-5输出端连接增湿器C-9的干侧输入端，燃料电池A-1阴极的进气口和出气口分别连接增湿器C-9的干侧输出端和增湿器C-9的湿侧输入端。

空气进气节气门C-7与燃料电池A-1之间设有压力传感器二C-8，用于监测增湿器C-9的干侧压力，燃料电池出口节气门C-11与燃料电池A-1之间设有温度压力一体传感器C-10，用于监测增湿器C-9的湿侧压力和湿侧温度。

增湿器C-9的湿侧输出端设有空气背压阀C-12，用于调节进入阴极出气管路A-4的空气湿度。

热管理系统A-3包括：冷却泵W-2、散热器W-3、加热器W-4、节温器W-5，燃料电池A-1入口连接节温器W-5输出端，节温器W-5输入端一和输入端二分别连接散热器W-3输出端和加热器W-4输出端，散热器W-3输入端和加热器W-4输入端均连接于冷却泵W-2输出端，冷却泵W-2输入端连接燃料电池A-1出口。

阴极旁通管路A-5一端连接阴极进气管路A-2、另一端连接阴极出气管路A-4，且阴极旁通管路A-5上设有旁通阀C-6。通过阴极旁通管路A-5可将阴极进气管路A-2内的空气引入阴极出气管路A-4，在燃料电池A-1开关机时利用空气稀释阴极出气管路A-4内残留的氢气，提高安全性。

示例性地，基于本公开上述系统的一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，包括步骤：

(1)系统关机过程中，执行燃料电池A-1的关机吹扫策略，通过控制加热器W-4、散热器W-3、节温器W-5调整燃料电池A-1入口冷却液温度至Tfc，50℃≤Tfc≤70℃，维持该温度直到关机结束。

(2)同时，空压机C-4工作，空压机C-4转速为Qc，以预设转速对燃料电池A-1阴极进行吹扫，此时旁通阀C-6关闭，空气进气节气门C-7全开，第一阀件(即图2中的燃料电池出口节气门C-11)全开，调整第二阀件(即图2中的空气背压阀C-12)的开度，维持燃料电池A-1阴极侧压力为Pc，30kPa≤Pc≤150kPa(表压)；空气进气温度通过中冷器C-5进行调节，阴极吹扫时间tc之后，0≤tc≤300秒，tc时间为燃料电池A-1吹扫至恒定阻值，即燃料电池A-1内部水含量不变；

(3)维持空压机C-4转速不变，再逐渐打开旁通阀C-6至一定角度，该角度是标定出来的，不同的系统，角度不同，同时逐渐关闭空气背压阀C-12，直到空气背压阀C-12完全关闭，此时增湿器的湿侧压力Pc≥30kPa(表压)。

(4)经过步骤(3)之后，通过温度压力一体传感器C-10获得增湿器C-9湿侧温度Tc和压力Pc0，然后关闭空压机C-4、燃料电池出口节气门C-11，且使旁通阀C-6处于打开状态，增湿器C-9的湿侧处于保压状态且湿侧压力不小于30KPa(表压)，同步使增湿器C-9的干侧连通大气环境；当Pc0下降到第一目标压力范围Pm1(0＜Pm1≤70kPa(表压))时，记录获取时刻为t1。

(5)在t1时刻后，通过温度压力一体传感器C-10监测得到增湿器C-9的湿侧压力降至第一目标压力范围时的湿侧压力Pc1、湿侧温度Tc1，其中50℃≤Tc1≤70℃；通过压力传感器二C-8获得增湿器C-9干侧压力值Pa1，Pa1一般为此时的大气压力。

(6)当增湿器C-9湿侧压力下降至第二目标压力范围Pm2(0＜Pm2＜70kPa(表压))时，再次获得此时增湿器C-9的湿侧压力Pc2、湿侧温度Tc2，并记录获取时刻为t2，温度变化值ΔT1＝Tc2-Tc1，间隔时间为tm1＝t2-t1。

在实际应用中，第二目标压力范围Pm2应小于第一目标压力范围Pm1，且第一目标压力范围Pm1应不大于阴极吹扫直至增湿器的湿侧处于保压状态时增湿器的湿侧压力。阴极吹扫直至增湿器的湿侧处于保压状态时增湿器的湿侧压力的设定值可设定为任一不小于30KPa的点值或范围值。

(7)根据理想气体状态方程PV＝nRT，即可得出增湿器C-9的气体泄漏速率Q1(单位为m³/s)，Q1＝n*R(Tc1/Pm1-Tc2/Pm2)/tm1，n为空气的物质的量，单位为mol；R为摩尔气体常数，单位为J/(mol*K)，本实施例中，R＝8.314J/(mol*K)；Tc1为间隔时间前增湿器C-9的湿侧温度，单位为K；Pm1为间隔时间前增湿器C-9的湿侧压力，单位为Pa；Tc2为间隔时间后增湿器C-9的湿侧温度，单位为K；Pm2为间隔时间后增湿器C-9的湿侧压力，单位为Pa；tm1为间隔时间，单位为s。

理想气体定律满足：

Q2＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1-Qc

其中，Q2为Q1修定值，单位为m³/s；Qc为增湿器C-9的湿侧所在管路的泄漏速率，单位为m³/s。

(8)设定增湿器C-9的气体泄漏速率的预设失效值为Qm，当增湿器C-9的气体泄漏速率大于Qm时，则判定增湿器C-9失效并报警提示，使得工作人员能够及时更换增湿器C-9；当气体泄漏速率不大于预设失效值Qm时，判定增湿器C-9有效并提示。

本发明的有益效果是：在不额外增加燃料电池发动机零部件的条件下，提供一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，用于通过增湿器湿侧保压，根据压力降低的速率，在线诊断增湿器的气体泄露速率，进而判断增湿器是否达到寿命终止，以便及时更换增湿器，提高燃料电池系统寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，包括步骤：

维持燃料电池处于预设温度范围内，并执行以下步骤：

阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa；

分别获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；

根据理想气体定律获取所述增湿器的气体泄漏速率；

当所述气体泄漏速率大于预设失效值时，执行步骤：

判定所述增湿器失效并提示。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于：

所述理想气体定律满足：

Q1＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1

其中，Q1为所述增湿器的气体泄漏速率，单位为m³/s；n为空气的物质的量，单位为mol；R为摩尔气体常数，单位为J/(mol*K)；Tc1为所述间隔时间前增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm1为所述间隔时间前增湿器的湿侧压力，单位为Pa；Tc2为所述间隔时间后增湿器的湿侧温度，单位为K；Pm2为所述间隔时间后增湿器的湿侧压力，单位为Pa；tm1为所述间隔时间，单位为s。

3.如权利要求2所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，

所述理想气体定律满足：

Q2＝n*R[Tc1/Pm1-Tc2/Pm2]/tm1-Qc

其中，Q2为Q1修定值，单位为m³/s；Qc为所述增湿器的湿侧所在管路的泄漏速率，单位为m³/s。

4.如权利要求1-3任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，所述阴极吹扫所述燃料电池，直至增湿器的湿侧处于保压状态且此时所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa具体包括步骤：

使空压机以预设转速运行阴极吹扫所述燃料电池，调整第二阀件开度以使所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa且不大于150KPa；

再逐渐打开旁通阀，同时逐渐关闭所述第二阀件且所述增湿器的湿侧压力在所述第二阀件处于关闭状态时，所述增湿器的湿侧压力不小于30KPa；

后关闭所述空压机和第一阀件且使所述旁通阀处于打开状态，所述增湿器的湿侧处于保压状态且湿侧压力不小于30KPa；其中，所述空压机设置于阴极进气管路，所述第二阀件设置于阴极出气管路且靠近所述增湿器的湿侧出气端设置，所述第一阀件设置于所述阴极出气管路且设置于所述燃料电池和所述增湿器之间；所述旁通阀设置于阴极旁通管路，所述阴极旁通管路用以实现所述阴极进气管路与大气环境连通。

5.如权利要求4所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

6.如权利要求1-3任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

获取处于保压状态下的所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；同步使所述增湿器的干侧连通大气环境至间隔时间时再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

7.如权利要求1-3任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，

所述获取所述增湿器的干侧连通大气环境间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度具体包括步骤：

使所述增湿器的干侧连通大气环境；分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度；或，

使所述增湿器的干侧连通大气环境；当所述增湿器的湿侧压力降至第一目标压力范围时，获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t1；当所述增湿器的湿侧压力降至第二目标压力范围时，再次获取所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度，并记录获取时刻t2；其中，获取时刻t2和获取时刻t1的差值为所述间隔时间。

8.如权利要求1-3任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法，其特征在于，还包括步骤：

当所述气体泄漏速率不大于所述预设失效值时，执行步骤：判定所述增湿器有效并提示；和/或，

停止维持燃料电池处于预设温度范围内并关停燃料电池系统的附件；和/或，

所述维持燃料电池处于预设温度范围内之前还包括步骤：获取关机指令；执行所述燃料电池的关机吹扫策略。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行如权利要求1-8任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

10.一种燃料电池系统增湿器在线诊断系统，其特征在于，包括：

燃料电池、阴极进气管路、阴极出气管路、阴极旁通管路、增湿器、热管理系统和控制器；

其中，所述阴极进气管路、所述增湿器的干侧、所述燃料电池、所述增湿器的湿侧、所述阴极出气管路依次连通；所述阴极进气管路设有空压机；所述燃料电池和所述增湿器的湿侧之间设有第一阀件；所述阴极出气管路设有第二阀件；所述阴极进气管路通过所述阴极旁通管路与大气环境连通；所述热管理系统用于调节所述燃料电池的温度；所述控制器用以执行如权利要求1-8任意一项所述的燃料电池系统增湿器在线诊断方法。

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