一种燃料电池系统增湿器在线诊断方法、存储介质及系统与流程

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：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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：

2、维持燃料电池处于预设温度范围内，并执行以下步骤：

3、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)；

4、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；

5、根据理想气体定律获取所述增湿器的气体泄漏速率；

6、当所述气体泄漏速率大于预设失效值时，执行步骤：

7、判定所述增湿器失效并提示。

8、进一步地，所述理想气体定律满足：

9、q1＝n*r[tc1/pm1-tc2/pm2]/tm1

10、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。

11、更进一步地，所述理想气体定律满足：

12、q2＝n*r[tc1/pm1-tc2/pm2]/tm1-qc

13、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。

14、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：

15、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)；

16、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)；

17、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。

18、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：

19、分别获取间隔时间前后所述增湿器的湿侧压力、湿侧温度。

20、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：

21、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。

22、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：

23、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，

24、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。

25、进一步地，该方法还包括步骤：

26、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，

27、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，

28、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。

29、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。

30、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：

31、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；

32、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。

33、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，

34、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。

35、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。

36、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。

技术特征：

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：

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：

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，

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：

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：

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：

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，

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：

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：

技术总结
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。

技术研发人员：吕登辉,郝义国,张江龙,薛东彪,吴昊,王飞
受保护的技术使用者：武汉格罗夫氢能汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13