CN116435556A - 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116435556A
CN116435556A CN202211506565.8A CN202211506565A CN116435556A CN 116435556 A CN116435556 A CN 116435556A CN 202211506565 A CN202211506565 A CN 202211506565A CN 116435556 A CN116435556 A CN 116435556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
hydrogen
fuel cell
drainage
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211506565.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李煜
曾韬
肖龙
陈金锐
冉洪旭
张财志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd filed Critical Chongqing Changan New Energy Automobile Technology Co Ltd
Priority to CN202211506565.8A priority Critical patent/CN116435556A/zh
Publication of CN116435556A publication Critical patent/CN116435556A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池的排水控制方法，包括：获取氢燃料电池的实时电流，并基于实时电流得到实时电流积分值；基于实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；在排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；根据排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。本发明能够实现修正等效电流积分中的修正因子标定和多工况情况下的积分阈值确定，并且实现燃料电池阳极排水和排氢的协同控制；同时，通过自动判定开启时间、关闭时间，可以将燃料电池的产水效果定量评价，从而实现高效精确的排水排氢管理。

Description

氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
氢燃料电池系统包含阴极空气供给系统和阳极氢气供给系统，氢燃料电池汽车其排放物为水，实现完全的零碳排放。为了保证氢燃料电池的性能输出，需要在适当的时候排出电池堆内部的水，避免水淹。
值得注意的是，在电堆运行过程中，除了液态水是在氢燃料电池的阴极产生外，由于电渗拖曳现象和渗透，阴极的液态水会有一部分渗透到阳极；在实际过程中，阳极的液态水的产生对电堆的性能会产生更为敏感的影响。因此，为了控制氢燃料电池汽车排氢排水的过程，通常是在阳极供给系统中设置水气分离装置和电磁阀，只需控制合理的电磁阀开闭时间，就能保证液态水的排出，稳定阳极氢气的浓度，保证氢燃料电池系统的稳定性能输出。比如，CN112928310A、CN113193214均公开了如何开启排水阀的开启与关闭来完成排水的控制。然而，现有技术的排水控制均存在精确度不高的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质，以解决上述技术问题。
本发明提供的一种氢燃料电池的排水控制方法，所述方法包括：
获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
于本发明一实施例中，所述排水排氢电磁阀的开启条件包括：实时电流积分值大于积分阈值。
于本发明一实施例中，所述实时电流积分值表示为：
Figure SMS_1
其中，WIk为修正因子，Ik为电流，t1为开始积分时刻，t2为终止积分时刻。
于本发明一实施例中，确定所述积分阈值的方法包括：
获取不同的电流I下，所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态的第一时间间隔ΔT；
计算不同电流I与相应的第一时间间隔ΔT的乘积WIk*ΔT；
对乘积I_k*ΔT进行变换，得到I_k*ΔT＝WIk*M，其中，WIk为不同电流对应的修正因子，M为所有I_k*ΔT的公因数，表示积分阈值。
于本发明一实施例中，使所述排水排氢电磁阀处于第一关闭状态的条件为：单片平均电压和最低单体电压保持在第一设定范围内；使所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态的条件为：最低单体电压的下降幅度在第二设定范围内。
于本发明一实施例中，构建电流－排水时间的关联关系列表或图的方法，包括：
获取不同的电流下，所述排水排氢电磁阀的排水时间，所述排水时间为排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的第二时间间隔；
基于不同的电流，与对应所述不同电流的排水时间建立电流－排水时间的关联关系列表或图。
于本发明一实施例中，所述排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的条件为：在设定时间段内，所述氢浓度超过设定浓度值。
于本发明一实施例中，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间，包括：
根据实时电流，在所述关联关系列表或图中查找对应所述实时电流的排水时间。
本发明提供的一种氢燃料电池的排水控制装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
判断模块，用于基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
排水时间确定模块，用于在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
排水排氢电磁阀控制模块，用于根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
本发明提供的一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现上述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
本发明提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
本发明提供的一种氢燃料电池车辆，包括：
氢燃料电池，所述氢燃料电池在排水时，执行所述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明中的一种氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质，所述方法包括：获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。本发明能够实现修正等效电流积分中的修正因子标定和多工况情况下的积分阈值确定，并且实现燃料电池阳极排水和排氢的协同控制；同时，通过自动判定开启时间、关闭时间，可以将燃料电池的产水效果定量评价，从而实现高效排水排氢，而且通过所述实时电流积分值、预先构建的电流－排水时间的关联关系确定排水时间，能将定频率排水过程转化为变频率排水过程，实现高精度的排水管理，减小功耗的同时，提升氢气的利用率，从而提升经济性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，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。在附图中：
图1为本申请的一示例性实施例示出的一种氢燃料电池系统的示意图；
图2为本申请的一示例性实施例示出的氢燃料电池的排水控制方法的流程图；
图3为本申请的一示例性实施例示出的稳态情况下电流积分推导示意图；
图4为本申请的一示例性实施例示出的动态变化过程中电流积分推导示意图；
图5为本申请一示例性实施例示出的确定积分阈值的方法的流程图；
图6为本申请一示例性实施例示出的构建电流－排水时间的关联关系表或图的方法的流程图
图7为本申请的一示例性实施例示出的氢燃料电池的排水控制装置的流程图；
图8示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
图1是本申请一示例性实施例示出的一种氢燃料电池系统的示意图。请参阅图1，该实施系统中包括：氢进电磁阀1、排水排氢电磁阀2、气水分离器3、供回氢总成4、氢燃料电池反应堆5、单片电压巡检器6、FCCU控制器(燃料电子控制器)7、氢浓度传感器8；所述氢燃料电池反应堆5具有第一阳极进口、第一阳极出口、第二阴极出口、第二阴极进口；所述气水分离器3包含第一氢气进口、第一排水出口和第二氢气排出口；所述FCCU控制器7包含多信号通道；所述供回氢总成4具有第一氢气进气口、第二回流尾气进气口和第一氢气出口；所述单片电压巡检器6包含膜电极单片电压采集多通道，可采集氢燃料电池堆各单片平均电压、最低单体电压、最高单体电压、电流等参数；所述氢进电磁阀1和所述供回氢总成4的所述第一氢气进气口连接，所述氢燃料电池反应堆5的第一阳极出口与所述气水分离器3的第一氢气进口连接，使所述氢燃料电池反应堆5与所述气水分离器3之间形成通路；所述气水分离器3的第二氢气排出口与所述供回氢总成4的所述第二回流尾气进气口连接，使所述气水分离器3与所述供回氢总成4之间形成通路，以实现循环氢气的供应；所述氢浓度传感器8可以采集所述排水排氢电磁阀2开启后的氢浓度，并能和所述FCCU控制器7进行通信。
在需要进行排水控制时，通过单片电压巡检器采集燃料电池的实时电流，然后FCCU控制器获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
本申请的实施例分别提出一种氢燃料电池的排水控制方法、一种氢燃料电池的排水控制装置、一种电子设备、一种计算机可读存储介质，以下将对这些实施例进行详细描述。
请参阅图2，图2是本申请的一示例性实施例示出的一种氢燃料电池的排水控制方法的流程图。该方法可以应用于图1所示的实施环境，并由该实施环境中的FCCU控制器具体执行。应理解的是，该方法也可以适用于其它的示例性实施环境，并由其它实施环境中的设备具体执行，本实施例不对该方法所适用的实施环境进行限制。
请参阅图2，图2为本申请一示例性的一种氢燃料电池的排水控制方法的流程图，该氢燃料电池的排水控制方法至少包括步骤S210至步骤S240，详细介绍如下：
步骤S210，获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
步骤S220，基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
步骤S230，在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
步骤S240，根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
通过本发明能够实现修正等效电流积分中的修正因子标定和多工况情况下的积分阈值确定，并且实现燃料电池汽车阳极排水和排氢的协同控制。同时，通过自动判定开启时间、关闭时间，可以将燃料电池的产水效果定量评价，从而实现高效排水排氢，而且通过所述实时电流积分值、预先构建的电流－排水时间的关联关系确定排水时间，能将定频率排水过程转化为变频率排水过程，减小功耗的同时，提升氢气的利用率，从而提升经济性。
以下将对上述实施例中的氢燃料电池的排水控制方法的各个步骤进行详细说明。
在步骤S210中，获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
为了对氢燃料池中的电堆进行控制，通过单片电压巡检器采集燃料电池的电堆各单片平均电压、最低单体电压、最高单体电压、电流等参数；FCCU控制器可以记录单片电压巡检器采集的各种参数，并根据电流来计算实时电流积分值。
步骤S220，基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
具体地，所述排水排氢电磁阀的开启条件包括：实时电流积分值大于积分阈值。
也就是说，若实时电流积分值大于积分阈值，则排水排氢电磁阀满足开启条件，FCCU控制器会控制排水排氢电磁阀开启，以实现对燃料电池的排水控制。
原始电流积分法如公式(1)所示：
Figure SMS_2
将公式(1)进行变形，设置修正因子可得到如(2)所示：
Figure SMS_3
其中，WIk为修正因子，Ik为电流，t1代表开始积分时刻，为氢进电磁阀排氢使能动作后的开启时刻，t2代表终止积分时刻。可以理解的是不同电流工况下每一个电流下将会有不同的积分阈值M表示。在实时积分值EQVk'达到积分阈值时，应该开启排水，实时积分值EQVk的确定结合系统性能确定，但如果存在多种工况，EQVk就会有多个，怎样确定积分阈值，是一个难点。
核心思想：在此方法中，主要目的是推导并证明公式(1)等效于公式(2)，即当提出公式(2)中的修正因子以后，公式(1)和公式(2)具有相同的效果，且对于静态工况和动态工况能确定积分阈值。
参照图3，对于稳态工况，按照所述的燃料电池的电堆的操作条件或汽车的功率需求，有n种可选条件，n代表有限数量电流工况，比如，电流用Ik表示，其中，k＝1，2，3......n，Ik＝20，30，40......700。
根据牛顿－莱布尼茨公式，将公式(1)进行变形：
Figure SMS_4
其中，C为常数。
当k＝1时：
EQV1＝I1.ΔtI1 (3)
EQV1′＝(WI1.I1).ΔtI1 (4)
当k＝2时：
EQV2＝I2.ΔtI2 (5)
EQV2′＝(WI2.I2).ΔtI2 (6)
……
当k＝n时：
EQVn＝In.ΔtIn (7)
EQVn′＝(WIn.In).ΔtIn (8)
稳态工况下，将公式(3)、(5)、(7)变形得到
EQV1＝(WI1.I1).ΔtI1＝M.C1
EQV2＝(WI2.I2).ΔtI2＝M.C2
EQVn＝(WIn.In).ΔtIn＝M.Cn
当运行在电流I＝k时，
即当EQVk≥EQV1＝M.C1orEQV2＝M.C2orEQVn＝M.Cn
对EQVk变形可以得到
Figure SMS_5
Figure SMS_6
Figure SMS_7
在式(9)、(10)、(11)中，n＝k
所以，
Figure SMS_8
得证
参照图4，对于动态变载工况，根据牛顿－莱布尼茨公式并离散差分化后，将公式(2)进行变形：
Figure SMS_9
当组合工况1为k＝1、2时：
EQV1′＝(WI1.I1).ΔtI1+(WI2.I2).ΔtI2
当组合工况2为k＝3、4、5时：
EQV2′＝(WI3.I3).ΔtI3+(WI4.I4).ΔtI4+(WI5.I5).ΔtI5
当组合工况n为k＝1、……、n时：
EQV1′＝(WI1.I1).ΔtI1+(WI2.I2).ΔtI2 (12)
EQV2′＝(WI3.I3).ΔtI3+(WI4.I4).ΔtI4+(WI5.I5).ΔtI5 (13)
……
Figure SMS_10
推导及证明
EQV1′＝I1.ΔtI1+.I2.ΔtI2≥M.C1 (15)
EQV1′＝(CI1.I1).ΔtI1+(CI2.I2).ΔtI2≥M.C1 (16)
公式(15)加上(16)得到
2.EQV1′≥M.C1+M.C1 (17)
所以，
Figure SMS_11
假设所述系统电流从I1到IK变化，K＝1.2……N，满足以下公式(18)时，所述排水排氢电磁阀应当动作，即开启排水排氢电磁阀。
请参阅图5，图5为本申请一示例性实施例示出的确定积分阈值的方法的流程图，在图5中，确定积分阈值的方法包括：
步骤S510，获取不同的电流I下，所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态的第一时间间隔ΔT；
步骤S520，计算不同电流I与相应的第一时间间隔ΔT的乘积WIk*ΔT；
步骤S530，对乘积I_k*ΔT进行变换，得到I_k*ΔT＝WIk*M，其中，WIk为不同电流对应的修正因子，M为所有I_k*ΔT的公因数，表示积分阈值。
具体地，将所述氢燃料电池系统(以下简称系统)在常温下正常暖机启动后，保持系统功率稳定输出或者电流稳定输出。稳定输出时，能过FCCU控制器向排水排氢电磁阀发出关闭命令，关闭所述排水排氢电磁阀。可以理解的是，排水排氢电磁阀关闭后，处于第一关闭状态，而要使排水排氢电磁阀处于第一关闭状态(排水排氢电磁阀关闭)的条件为：单片平均电压和最低单体电压保持在第一设定范围内，即单片电压巡检器显示的平均和最低单体电压稳定，无明显下降。
在排水排氢电磁阀关闭后，所述氢燃料电池的电堆将由于电渗拖曳现象和渗透导致阳极积水，电堆性能下降，当所述单片电压巡检器测定最低单体电压明显下降时(即最低单体电压的下降幅度在第二设定范围内)，通过所述FCCU控制器向所述排水排氢电磁阀发出打开命令，使所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态，从而恢复电堆性能，以至于当所述单片电压巡检器测定最低单体电压稳定。
可以理解的是，最低单体电压下降幅度可以为0.02mv，当然，本领域技术人员根据实际需求对最低单体电压下降幅度进行选择，此处不再进行赘述。
设置不同的稳态功率或电流，重复前述步骤(即使排水排氢电磁阀由第一关闭状态到第一开启状态，再由第一开启状态到第一关闭状态的循环步骤)，并保存过程数据。
针对保存的不同功率或不同电流下的数据进行处理，利用第一开启状态的时间点减去第一关闭状态的时间点，得到第一时间间隔ΔT，然后计算当前电流与第一时间间隔的乘积I.ΔT；接着对所有的I_k.ΔT，进行变换得到I_k.ΔT＝C_K.M，其中，提取其公因数M，C_K为不同电流下的修正因子。
需要说是的是，确定所述积分阈值的方法还包括：设置扩大系数，所述扩大系数用于对所述公因数进行放大；将经扩大系数放大后的公因数作为所述积分阈值。具体地，M可以根据实际乘积选择不同倍数扩大，为0.01，0.1，……，1，10等。
步骤S230，在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
在一实施例中，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间，包括：根据实时电流，在所述关联关系列表或图中查找对应所述实时电流的排水时间。
也就是说，在获取到实时电流后，在关联关系列表或图中查找对应所述实时电流的排水时间。具体来说，在关联关系列表或图中包括：电流A、电流B、电流C，而电流A、电流B、电流C分对应的排水时间分别为排水时间A、排水时间B、排水时间C，在获取到的实时电流为A为，通过在关联关系列表或图中可以查询确定排水时间为A。
请参阅图6，图6为本申请一示例性实施例示出的构建电流－排水时间的关联关系表或图的方法的流程图。在图6中，构建电流－排水时间的关联关系表或图的方法包括：
步骤S610，获取不同的电流下，所述排水排氢电磁阀的排水时间，所述排水时间为排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的第二时间间隔；
步骤S620，基于不同的电流，与对应所述不同电流的排水时间建立电流－排水时间的关联关系表或图。
具体地，在某一电流下，打开排水排氢电磁阀，当所述排水排氢电磁阀打开时，记录此时氢浓度实时值。需要说明的是，排水排氢电磁阀打开时的状态被定义为第二开启状态。在打开排水排氢电磁阀后，若在设定时间段，若氢浓度超过设定浓度值，则关闭所述排水排氢电磁阀。需要说明的是，排水排氢电磁阀关闭时的状态被定义为第二开启状态。也就是说，所述排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的条件为：在设定时间段内，所述氢浓度超过设定浓度值。
在本实施例中，设定时间段为3秒，设定浓度值为4％。也就是说明，当排水排氢电磁阀开启后，当3秒内氢浓度超过4％时，则要关闭排水排氢电磁阀，此时排水排氢电磁阀从第二开启状态到第二关闭状态的时间段则是排水时间。值得注意的是，3秒内氢浓度超过4％是根据排放法规而来，此方法即满足经济性，又满足排放特性。
在不同的电流下，重复前述步骤，即循环打开排水排氢电磁阀－关闭排水排氢电磁阀，记录下每一电流下，排水排氢电磁阀的排水时间，从而形成电流－排水时间的关联关系。
步骤S240，根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
在实时电流积分值满足排水排氢电磁阀的开启条件时，开启提成水排氢电磁阀，根据排水时间保持排水排氢电磁阀处于开启状态的时间，在排水排氢电磁阀处于开启状态的时间达到排水时间时，关闭排水排氢电磁阀，以完成对燃料电池的排水控制。
本发明能够实现修正等效电流积分中的修正因子标定和多工况情况下的积分阈值确定，并且实现燃料电池汽车阳极排水和排氢的协同控制；同时，通过自动判定开启时间，确定关闭时间，可以将燃料电池的产水效果定量评价，从而实现高效排水排氢，而且通过所述实时电流积分值、预先构建的电流－排水时间的关联关系确定排水时间，能将定频率排水过程转化为变频率排水过程，减小功耗的同时，提升氢气的利用率，从而提升经济性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图7是本申请的一示例性实施例示出的氢燃料电池的排水控制装置的框图。该装置可以应用于图1所示的实施环境，并具体配置在FCCU控制器中。该装置也可以适用于其它的示例性实施环境，并具体配置在其它设备中，本实施例不对该装置所适用的实施环境进行限制。
如图7所示，本申请提供一种氢燃料电池的排水控制装置，该装置包括：
数据获取模块710，用于获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
判断模块720，用于基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
排水时间确定模块730，用于在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
排水排氢电磁阀控制模块740，用于根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
需要说明的是，上述实施例所提供的氢燃料电池的排水控制装置与上述实施例所提供的氢燃料电池的排水控制方法属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的氢燃料电池的排水控制装置在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本处也不对此进行限制。
本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现上述各个实施例中提供的氢燃料电池的排水控制方法。
图8示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图8示出的电子设备的计算机系统仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，计算机系统包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)中的程序或者从储存部分加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在RAM中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口也连接至总线。
以下部件连接至I/O接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的储存部分；以及包括诸如LAN(Local AreaNetwork，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图2所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本申请的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行如前所述的氢燃料电池的排水控制方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
本申请的另一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个实施例中提供的氢燃料电池的排水控制方法。
本申请的另一方面还提供了一种氢燃料电池车辆，包括：
氢燃料电池，所述氢燃料电池在排水时，执行如图2所示的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，所述排水排氢电磁阀的开启条件包括：实时电流积分值大于积分阈值。
3.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，所述实时电流积分值表示为：
Figure FDA0003968280360000011
其中，WIk为修正因子，Ik为电流，t1为开始积分时刻，t2为终止积分时刻。
4.根据权利要求1或2所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，确定所述积分阈值的方法包括：
获取不同的电流I下，所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态的第一时间间隔ΔT；
计算不同电流I与相应的第一时间间隔ΔT的乘积WIk*ΔT；
对乘积I_k*ΔT进行变换，得到I_k*ΔT＝WIk*M，其中，WIk为不同电流对应的修正因子，M为所有I_k*ΔT的公因数，表示积分阈值。
5.根据权利要求4所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，使所述排水排氢电磁阀处于第一关闭状态的条件为：单片平均电压和最低单体电压保持在第一设定范围内；使所述排水排氢电磁阀由第一关闭状态变换为第一开启状态的条件为：最低单体电压的下降幅度在第二设定范围内。
6.根据权利要求1所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，构建电流－排水时间的关联关系列表或图的方法，包括：
获取不同的电流下，所述排水排氢电磁阀的排水时间，所述排水时间为排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的第二时间间隔；
基于不同的电流，与对应所述不同电流的排水时间建立电流－排水时间的关联关系列表或图。
7.根据权利要求5所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，所述排水排氢电磁阀由第二开启状态变换为第二关闭状态的条件为：在设定时间段内，所述氢浓度超过设定浓度值。
8.根据权利要求1或6所述的氢燃料电池的排水控制方法，其特征在于，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间，包括：
根据实时电流，在所述关联关系列表或图中查找对应所述实时电流的排水时间。
9.一种氢燃料电池的排水控制装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取氢燃料电池的实时电流，并基于所述实时电流得到实时电流积分值；
判断模块，用于基于所述实时电流积分值判断排水排氢电磁阀是否满足开启条件；
排水时间确定模块，用于在所述排水排氢电磁阀满足所述开启条件时，基于所述实时电流、预先构建的电流－排水时间的关联关系列表或图确定排水时间；其中，所述关联关系列表或图用于表示电流和排水时间的对应关系；
排水排氢电磁阀控制模块，用于根据所述排水时间对所述排水排氢电磁阀进行控制，以完成对氢燃料电池的排水控制。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如权利要求1～8任意一项所述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行如权利要求1～8任意一项所述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
12.一种氢燃料电池车辆，其特征在于，包括：
氢燃料电池，所述氢燃料电池在排水时，执行如权利要求1～8任意一项所述的氢燃料电池的排水控制方法的步骤。
CN202211506565.8A 2022-11-28 2022-11-28 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质 Pending CN116435556A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211506565.8A CN116435556A (zh) 2022-11-28 2022-11-28 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211506565.8A CN116435556A (zh) 2022-11-28 2022-11-28 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116435556A true CN116435556A (zh) 2023-07-14

Family

ID=87086027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211506565.8A Pending CN116435556A (zh) 2022-11-28 2022-11-28 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116435556A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116845293A (zh) * 2023-08-30 2023-10-03 北京英博新能源有限公司 一种燃料电池用排氢阀控制系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116845293A (zh) * 2023-08-30 2023-10-03 北京英博新能源有限公司 一种燃料电池用排氢阀控制系统
CN116845293B (zh) * 2023-08-30 2023-12-01 北京英博新能源有限公司 一种燃料电池用排氢阀控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Data-based flooding fault diagnosis of proton exchange membrane fuel cell systems using LSTM networks
CN112666464B (zh) 电池健康状态预测方法、装置、电子设备和可读存储介质
JP5017783B2 (ja) 燃料電池システム
US11916270B2 (en) Active fault-tolerant temperature control method for proton exchange membrane fuel cell system
CN1954449B (zh) 燃料电池系统
US11043682B2 (en) Method to detect fuel cell gas leak
CN111261903B (zh) 一种基于模型的质子交换膜燃料电池阻抗在线估计方法
CN116435556A (zh) 氢燃料电池的排水控制方法、装置、设备及介质
CN106443478A (zh) 基于闭环混合算法的磷酸铁锂电池剩余电量的估算方法
US20060125441A1 (en) Nonlinear thermal control of a PEM fuel cell stack
DE112008004259B4 (de) Brennstoffbatteriesystem
CN111063919B (zh) 燃料电池阳极状态监测方法
CN111258365B (zh) 一种燃料电池系统的功率控制方法
CN113505926A (zh) 一种基于阻抗预测模型自更新的燃料电池故障预测方法
Brik et al. Causal and fault trees analysis of proton exchange membrane fuel cell degradation
JP2007258117A (ja) 燃料電池システム
CN101923143B (zh) 估算燃料电池的最小电压
CN112993344A (zh) 基于神经网络的燃料电池系统输出性能预测方法及装置
Daeichian et al. Online characteristics estimation of a fuel cell stack through covariance intersection data fusion
CN112659927A (zh) 车用燃料电池堆性能特征的确定方法、装置、设备和介质
CN116384167A (zh) 燃料电池无人机动力系统寿命优化的能量管理方法及系统
CN115579492B (zh) 一种氢燃料电池工作温度控制方法和系统
US10601060B2 (en) Systems and methods to determine cathode inlet pressure limits in a fuel cell system
CN115033988A (zh) 一种动力总成温度估算方法、装置、整车控制器及介质
US9960439B2 (en) Apparatus and method for controlling hydrogen purging

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination