一种燃料电池堆内部储水量计算方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池堆内部储水量计算方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着全球对清洁能源需求的日益增长，氢能燃料电池技术以其排放物仅为水的零排放特性，正成为新能源技术发展的核心焦点。这一技术在航天领域的成熟应用基础上，已迅速扩展至交通领域，尤其是氢燃料电池汽车的商业化进程显著加快，展现了广阔的市场前景。然而，燃料电池在实际运行过程中，电化学反应产生的水若管理不当，会直接影响电池性能及关键材料的使用寿命。

2、现有技术中，为了有效控制燃料电池内部的水含量，防止材料衰减和性能下降，精确计量和调控水分布至关重要。通常采用如202011429729.2中提出的储水腔体及其水量计量方法的方式，通过优化设计储水腔体结构与液位传感器的配合使用，实现对燃料电池阳极侧储液容积特性及液位高度的精准测量。但该方法以液位传感器的输入量为唯一量，高度依赖液位传感器，若液位传感器失效，则整体计算结果都不可用。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术提供一种燃料电池堆内部储水量计算方法、装置、设备及介质，以解决上述技术问题。

2、一种燃料电池堆内部储水量计算方法，所述方法包括：获取待检测电池堆的当前储水腔体积和当前工作电流；基于所述当前工作电流和所述当前储水腔体积得到待检测电池堆的等效排水时间，并计算所述等效排水时间和所述当前储水腔体积得到所述待检测电池堆的阳极排水量；分别构建阳极产水量与渗透因子的阳极渗透关系，阴极产水量与渗透因子的阴极渗透关系；基于预设的初始渗透因子和所述阳极渗透关系得到阳极理论产水量，并基于所述阳极理论产水量和阳极排水量对所述初始渗透因子进行过修正，得到修正后的实际渗透因子；根据所述实际渗透因子和所述阴极渗透关系计算得到所述待检测电池堆的阴极产水量；计算阴极产水量和阳极排水量，并将计算得到的差值确定为所述待检测电池堆的燃料电池堆内部储水量。

3、于本技术的一实施例中，基于所述当前工作电流和所述当前储水腔体积得到待检测电池堆的等效排水时间，包括：获取待检测电池堆的运行采样时间间隔，并采集不同储水腔体积和不同工作电流状态下的标准满程排水时间；基于各储水腔体积和各工作电流状态的排程排水时间构建满程排水时间信息表；基于当前工作电流和所述当前储水腔体积在所述满程排水时间信息表中查询得到所述待检测电池堆的目标满程排水时间；计算所述运行采样时间间隔得到所述待检测电池堆的当前使能时间，并计算所述当前势能时间和所述目标满程排水时间的比值得到等效排水时间。

4、于本技术的一实施例中，基于所述阳极理论产水量和阳极排水量对所述初始渗透因子进行过修正，包括：计算所述阳极理论产水量和所述阳极排水量的差异值；基于预设算法对所述初始渗透因子进行迭代调整，直到找到所述差异值最小的更新渗透因子；基于所述更新渗透因子重新计算阳极理论产水量，以得到更新理论产水量，并基于所述更新理论产水量和所述阳极排水量进行新一轮的比较和优化，以实现渗透因子的循环修正；验证修正后的渗透因子是否减小了阳极理论产水量和阳极排水量之间的差异值，并在验证通过时计算当前渗透因子对应的当前差异值；若所述当前差异值小于预设差异值，则终止循环修正，并将所述当前渗透因子确定为修正后的实际渗透因子。

5、于本技术的一实施例中，分别构建阳极产水量与渗透因子的阳极渗透关系，阴极产水量与渗透因子的阴极渗透关系，包括：获取待检测电池堆的电流密度和电堆面积，并基于所述电流密度、所述电堆面积以及法拉第常数得到所述待检测电池堆的理论常量；将该所述理论常量与所述渗透因子的乘积确定为阳极产水量，将所述理论常量的所述阳极产水量的和确定为阴极产水量。

6、于本技术的一实施例中，构建阴极产水量与渗透因子的阴极渗透关系，其表达式如下：

7、

8、其中，表示不同工作电流状态下的阴极产水量，表示电堆面积，表示电流密度，表示法拉第常数，表示渗透系数。

9、于本技术的一实施例中，构建阳极产水量与渗透因子的阳极渗透关系，其表达式如下：

10、

11、其中，表示不同工作电流状态下的阳极产水量，表示电堆面积，表示电流密度，表示法拉第常数，表示渗透系数。

12、于本技术的一实施例中，燃料电池堆内部储水量计算方法还包括：实时监测电磁阀的使能状态；当电磁阀处于使能状态时，开始累积控制器的运行采样时间间隔，以获得电磁阀的使能阶段累积时间；记录使能阶段的数量和对应的累积时间，以得到电磁阀的平均使能时间；基于所述平均使能时间和所述目标满程排水时间得到平均等效时间，以基于所述平均等效排水时间计算所述待检测电池堆的阳极平均排水量。

13、本技术提供一种燃料电池堆内部储水量计算装置，所述装置包括：数据采集模块，用于获取待检测电池堆的当前储水腔体积和当前工作电流；阳极排水量计算模块，用于基于所述当前工作电流和所述当前储水腔体积得到待检测电池堆的等效排水时间，并计算所述等效排水时间和所述当前储水腔体积得到所述待检测电池堆的阳极排水量；渗透因子确定模块，用于分别构建阳极产水量与渗透因子的阳极渗透关系，阴极产水量与渗透因子的阴极渗透关系；基于预设的初始渗透因子和所述阳极渗透关系得到阳极理论产水量，并基于所述阳极理论产水量和阳极排水量对所述初始渗透因子进行过修正，得到修正后的实际渗透因子；阴极产水量计算模块，用于根据所述实际渗透因子和所述阴极渗透关系计算得到所述待检测电池堆的阴极产水量；内部储水量计算模块，用于计算阴极产水量和阳极排水量，并将计算得到的差值确定为所述待检测电池堆的燃料电池堆内部储水量。

14、本技术提供一种电子设备，包括处理器、存储器和通信总线；所述通信总线用于将所述处理器和存储器连接；所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如上所述的燃料电池堆内部储水量计算方法。

15、本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行如上所述的燃料电池堆内部储水量计算方法。

16、本技术的有益效果：本技术中的燃料电池堆内部储水量计算方法，通过获取待检测电池堆的当前储水腔体积和当前工作电流以得到等效排水时间，计算等效排水时间和当前储水腔体积得到待检测电池堆的阳极排水量，基于预设的初始渗透因子和阳极产水量与渗透因子之间的阳极渗透关系得到阳极理论产水量，基于阳极理论产水量和阳极排水量对初始渗透因子进行过修正得到实际渗透因子，根据实际渗透因子和阴极产水量与渗透因子之间的阴极渗透关系计算得到阴极产水量，最终计算阴极产水量和阳极排水量得到该待检测电池堆的内部储水量。不同于传统方法需要依赖液压传感器等外部设备来获取燃料电池堆内部的水量信息，不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能引入额外的误差；而本技术通过计算阳极排水量与渗透因子来精准估算燃料电池堆的阴极产水量与阳极排水量，无需依赖液压传感器的相关参数，从而有效降低了系统复杂性和成本。

17、此外，本技术通过获取待检测电池堆的当前储水腔体积和当前工作电流，结合等效排水时间的概念，能够准确计算出阳极排水量；同时，通过预设的初始渗透因子和阳极产水量与渗透因子之间的阳极渗透关系，对阳极理论产水量进行精确估算，进一步地，基于阳极理论产水量和阳极排水量对初始渗透因子进行修正，得到实际渗透因子，并据此计算阴极产水量。这一系列步骤确保了计算结果的准确性和可靠性。

18、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，并不能限制本技术。