[发明专利]燃料电池健康状态的控制方法及控制装置

说明书

本申请公开了一种燃料电池健康状态的控制方法及控制装置。该方法包括：获取燃料电池的扩散电阻基准值、极化阻抗基准值和膜阻抗基准值；在燃料电池运行预设时长后，获取扩散电阻、极化阻抗和膜阻抗；确定扩散电阻、极化阻抗和膜阻抗分别与其基准值的关系；在扩散电阻和极化阻抗小于其对应的基准值，且膜阻抗大于膜阻抗基准值的情况下，减小燃料电池的空气流量；在扩散电阻和极化阻抗大于其对应的基准值，且膜阻抗小于膜阻抗基准值的情况下，增加燃料电池的空气流量。本申请方案根据燃料电池的扩散电阻极化阻抗和膜阻抗与扩散电阻基准值、极化阻抗基准值和膜阻抗基准值的关系来对应调整空气流量，能够提高对燃料电池健康状态的控制精度。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体地涉及一种燃料电池健康状态的控制方法及控制装置。

背景技术

燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。氢气在阳极在催化剂的作用下生成H+和电子，H+通过质子交换膜，在催化剂的作用下与氧气发生反应，生产水分子，电子通过外部电路形成电流。质子交换膜燃料电池因其清洁、能量效率高等优点被广泛应用于燃料电池汽车领域。燃料电池系统在运行过程中，当运行条件(环境、操作条件、系统状态等)发生变化时，可能会导致燃料电池健康状态发生变化，长时间以非健康状态运行会导致燃料电池性能持续衰减，最终导致燃料电池系统受损，影响燃料电池使用寿命。因此开展燃料电池系统的健康状态实时评价研究，对提升燃料电池系统可靠性及耐久性具有重要意义。

但目前车用电堆基本采用大面积燃料电池单片，燃料电池单片内部的不一致性差异显著，因此基于模型的估计可能存在较大误差。现有技术中对燃料电池健康状态的评估大多通过监测燃料电池中所有电芯的单体电压来进行。通过监测燃料电池中所有电芯的单体电压，判断燃料电池单体电压是否异常，若异常，则判断燃料电池单体电压异常的原因是否为巡检异常或燃料电池系统零部件异常，若是，则说明燃料电池系统处于故障状态；若不是，就检测当前燃料电池膜电极交流阻抗值，根据当前燃料电池膜电极交流阻抗值确定当前燃料电池膜电极干/湿程度。但现有技术中的方案仅通过单体电压来进行判断燃料电池的健康状态，精度不高，并且没有给出对燃料电池膜电极干/湿程度判断的具体方法以及对应的调整措施。因此，传统的技术方案无法精确诊断燃料电池的故障状态并进行精确地进行故障调整。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种燃料电池健康状态的控制方法及控制装置，用以解决现有技术中对燃料电池故障状态判断及调整精度不高的问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种燃料电池健康状态的控制方法，该方法包括：

获取燃料电池的扩散电阻基准值、极化阻抗基准值和膜阻抗基准值；

在燃料电池运行预设时长后，获取燃料电池的扩散电阻、极化阻抗和膜阻抗；

确定扩散电阻、极化阻抗和膜阻抗与扩散电阻基准值、极化阻抗基准值和膜阻抗基准值的关系；

在扩散电阻小于扩散电阻基准值，极化阻抗小于极化阻抗基准值，且膜阻抗大于膜阻抗基准值的情况下，减小燃料电池的空气流量；

在扩散电阻大于扩散电阻基准值，极化阻抗大于极化阻抗基准值，且膜阻抗小于膜阻抗基准值的情况下，增加燃料电池的空气流量。

在本申请实施例中，该方法还包括：

根据燃料电池的极化曲线获初始电压基准值；

获取燃料电池的初始电压值；

确定初始电压值与初始电压基准值的初始比值；

根据初始比值判断燃料电池的健康状态。

在本申请实施例中，减小燃料电池的空气流量包括：

在初始比值小于第一阈值且大于或等于第二阈值的情况下，按照第一预设比例减小燃料电池的空气流量，以得到第一空气流量；