[发明专利]一种燃料电池电堆寿命的监测方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆寿命的监测方法，步骤包括：燃料电池系统在停机后，对电堆进行放电并检测电堆的单电池最低电压，当单电池最低电压小于等于规定电压阈值时，停止电堆放电；对电堆阳极进行补氢，当电堆阳极的氢气压力达到设定压力阈值后停止补氢；在设定时间段内，使得电堆维持于低电压状态；在设定时间段内，获取T1时刻的电堆阳极氢气压力P1以及获取T2时刻的电堆阳极氢气压力P2，计算氢腔泄漏量；判断氢腔泄漏量是否大于泄漏量目标值，若氢腔泄漏量大于等于泄漏量目标值，则判定电堆寿命终了。本发明快速判定燃料电池电堆寿命是否终了，无需额外的检测设备，既节约成本又具备更为准确的寿命判断数据。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆寿命的监测方法。

背景技术

燃料电池系统主要由电堆及零部件组成，电堆的性能直接影响燃料电池的性能，因此，无论是在燃料电池系统开机过程中、运行过程中还是停机过程中都应该对燃料电池系统进行安全性能的监测。

质子交换膜的窜漏量是衡量电堆寿命的重要指标，膜的窜漏量一旦出现明显升高，其增大速率将会越来越快，将导致电堆寿命衰减越来越快；膜的窜漏量用氢腔保压法进行表征。因此，通过监控膜的窜漏量，可快速获取燃料电池系统的寿命状态。

当前对燃料电池寿命状态的研究主要集中如何在线获取准确单体内部参数中，电池内阻参数获取方法主要是交流阻抗谱，循环伏安法，断电流法，但是这些方法都是在实验室中获取，无法精确和方便地实际运用到新能源汽车上，存在高成本，低精确度等问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一，提供一种燃料电池电堆寿命的监测方法，能够实时监测燃料电池电堆的运行状况，快速判定燃料电池电堆寿命是否终了，无需额外的检测设备，既节约成本又具备更为准确的寿命判断数据，大大降低了燃料电池电堆汽车的运行风险。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池电堆寿命的监测方法，包括以下步骤：

步骤S11、燃料电池系统在停机后，对电堆进行放电并检测电堆的单电池最低电压，当单电池最低电压小于等于规定电压阈值时，停止电堆放电；

步骤S12、对电堆阳极进行补氢，当电堆阳极的氢气压力达到设定压力阈值后停止补氢；

步骤S13、在设定时间段内，使得电堆维持于低电压状态；

步骤S14、在设定时间段内，获取T1时刻的电堆阳极氢气压力P1以及获取T2时刻的电堆阳极氢气压力P2，计算氢腔泄漏量=（P2- P1）/（T2-T1）；

步骤S15、判断氢腔泄漏量是否大于泄漏量目标值，若氢腔泄漏量大于等于泄漏量目标值，则判定电堆寿命终了；

或者，所述的一种燃料电池电堆寿命的监测方法，还包括以下步骤：

步骤S21、获取电堆出厂时的基准单电池平均电压V0以及基准单电池平均电压V0对应的基准电流；

步骤S22、在燃料电池系统运行过程中，获取电堆处于基准电流下的实时单电池平均电压V_avg，计算电压衰减率=实时单电池平均电压V_avg/基准单电池平均电压V0；

步骤S23、判断电压衰减率是否大于等于衰减目标值，若电压衰减率大于等于衰减目标值，则判定电堆寿命终了。

进一步的，所述步骤S15后还包括步骤S16、在判定电堆寿命终了的情况下，提醒使用者：电堆质子交换膜损坏或氢气接头损坏；将氢腔泄漏量上传至监控平台并提醒电堆售后对电堆进行检查维护。

进一步的，所述步骤S23后还包括步骤S24、在判定电堆寿命终了的情况下，将电压衰减率上传至监控平台。