CN114695924A - 燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和*** - Google Patents

燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和***，包括：获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值；判断压力值是否在第一预设范围内；如果是，则判断目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内；第一预设时间段为在当前时刻之后的时间段；如果否，则发出故障诊断信号。本发明缓解了现有技术中存在的人力物力消耗较大和缺少控制的灵活性的技术问题。

Description

燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和***
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和***。
背景技术
由于燃料电池***控制策略中的模式切换、电堆功率的变化、排氢阀的周期性工作、甚至比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation，PID)控制器的参数都会对燃料电池阳极侧的入堆压力造成较大的影响，从而出现一定的压力波动，但持续性且较大的压力波动会对电堆造成不可逆的损坏，降低电堆的使用寿命。
现有技术中的解决方案一般为使用比例电磁阀而不是开关阀或者在试验台架上进行大量的试验来标定多套PID参数来减少压力波动，而标定多套的PID参数会需要大量的台架试验来支持，这样会在前期消耗大量的人力和物力，而且仍然存在一定的局限性，缺少相应的控制的灵活性，无法实时保护电堆。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和***，以缓解现有技术中存在的人力物力消耗较大和缺少控制的灵活性的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法，包括：获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值；判断所述压力值是否在第一预设范围内；如果是，则判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在所述第一预设范围内；所述第一预设时间段为在所述当前时刻之后的时间段；如果否，则发出故障诊断信号。
进一步地，判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内，包括：获取所述目标燃料电池的阳极侧，在第一预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第一压力值；基于预设压力值和第一预设波动区间，确定第一预设范围；判断所述多个第一压力值是否均在所述第一预设范围内；如果是，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在第一预设范围内；如果否，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动不在第一预设范围内。
进一步地，若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在所述第一预设范围内，则所述方法还包括：判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；所述第二预设时间段为在所述第一预设时间段之后的时间段；所述第二预设范围小于所述第一预设范围；如果否，则发出故障诊断信号。
进一步地，判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内，包括：获取所述目标燃料电池的阳极侧，在第二预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第二压力值；基于预设压力值和第二预设波动区间，确定第二预设范围；判断所述多个第二压力值是否均在所述第二预设范围内；如果是，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在所述第二预设范围内；如果否，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动不在所述第二预设范围内。
进一步地，所述方法还包括：若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内，则确定所述燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
第二方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***，包括：压力监控模块和判断模块，其中，所述压力监控模块，用于获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值；所述判断模块，用于判断所述压力值是否在第一预设范围内；如果是，则判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内；所述第一预设时间段为在所述当前时刻之后的时间段；如果否，则发出故障诊断信号。
进一步地，所述判断模块，还用于：判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；所述第二预设时间段为在所述第一预设时间段之后的时间段；所述第二预设范围小于所述第一预设范围；如果否，则发出故障诊断信号。
进一步地，所述判断模块，还用于：若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内，则确定所述燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面所述方法。
本发明实施例提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法和***，通过实时监控燃料电池阳极侧的压力波动，并对压力波动监控设置监控的时间段和预设范围，可以有效缓解现有技术中存在的人力物力消耗较大和缺少控制的灵活性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法的流程图；
图2为发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动监控曲线示意图；
图3为本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种判断模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1是根据本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法的流程图，该方法应用于燃料电池***的控制装置。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值。
步骤S104，判断压力值是否在第一预设范围内；如果否，则跳转回步骤S102，如果是，则执行步骤S106。
步骤S106，判断目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内；第一预设时间段为在当前时刻之后的时间段；如果否，则执行步骤S108。
步骤S108，发出故障诊断信号。
本发明实施例提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法，通过实时监控燃料电池阳极侧的压力波动，并对压力波动监控设置监控的时间段和预设范围，可以对燃料电池的电堆进行主动性的保护，以免过大的压力波动对电堆造成破坏，从而有效缓解现有技术中存在的人力物力消耗较大和缺少控制的灵活性的技术问题。
在本发明实施例中，若判断燃料电池的阳极侧的压力值在第一预设时间段内的压力值波动超出第一预设范围，则发出故障诊断信号；在一个可选的实时方式中，在第一预设时间段内，判断燃料电池的阳极侧的压力值波动超出第一预设范围并持续预设时间间隔时，则发出故障诊断信号。
可选地，如图1所示，在本发明实施例中，在步骤S106之后，若判断目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在所述第一预设范围内，则继续执行步骤S110。
步骤S110，判断目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；第二预设时间段为在第一预设时间段之后的时间段；第二预设范围小于第一预设范围；如果是，则执行步骤S112；如果否，则执行步骤S108。
步骤S112，确定燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
本发明实施例提供的燃料电池阳极侧压力波动诊断方法，在于为诊断燃料电池阳极侧的入堆压力的波动情况提供一种控制策略。具体的，由于***控制策略中的模式切换、电堆功率的变化和排氢阀的工作都会对阳极侧的压力造成较大的压力波动。根据***的控制要求，首先规定压力波动的阈值(即第一预设范围)。在第一个诊断阶段，当压力值超过预设压力值以后，控制策略中的计时器开始计时，通过Debounce功能检测预设压力值和实际压力值之间的差异(即压力值的波动)，如果在一定的压力稳定时间(Pressure stabletime)(即第一预设时间段)内实际压力一直在第一预设范围内波动，则第一阶段检测通过，否则当计时器即使超过一定时间后检测认为失败，此时诊断信号会向***控制软件发出相应的故障诊断信号。当第一阶段检测通过以后，触发第二阶段(Pressure check time)的计时器，第二阶段压力检测的方法与第一阶段相似，但是第二阶段的压力波动阈值(即第二预设范围)会相对比第一阶段小，最终通过两个阶段的压力诊断来判断阳极侧的入堆压力是否达到要求。当发现压力波动异常后，诊断会向***控制软件发出相应的故障诊断信号。
图2是根据本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动监控曲线示意图。如图2所示，三条曲线分别对应三次压力值的监控变化过程图。图2中的粗虚线为第一预设时间段内监控出有故障诊断信息的情况，即压力值的波动超出了第一预设范围；细虚线为第二预设时间段内监控出有故障诊断信息的情况，即压力值的波动超出了第二预设范围；实曲线为压力值无波动异常的情况。
可选地，步骤S106具体包括如下步骤：
获取目标燃料电池的阳极侧，在第一预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第一压力值；
基于预设压力值和第一预设波动区间，确定第一预设范围；其中，预设压力值为燃料电池的阳极侧的一个参考压力值，在此基础上，设定第一预设波动区间，包括波动上限和波动下限，然后基于预设压力值和第一预设波动区间，可以确定出压力值上限和压力值下限，从而得到第一预设范围；
判断多个第一差值是否均在第一预设范围内；
如果是，则确定目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在第一预设范围内；
如果否，则确定目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动不在第一预设范围内。
可选地，步骤S110具体包括如下步骤：
获取目标燃料电池的阳极侧，在第二预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第二压力值；
基于预设压力值和第二预设波动区间，确定第二预设范围；其中，第二预设波动区间小于第一预设波动区间；
判断多个第二差值是否均在第二预设范围内；
如果是，则确定目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内；
如果否，则确定目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动不在第二预设范围内。
本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧波动诊断方法，可以针对现有技术中的解决方案没有实时监测阳极侧的压力波动，更没有对压力进行判定和后续压力超出阈值后应该采取怎样的应对措施，通过实时监测阳极侧的入堆压力不仅可以判断***软件的PID控制器是否正常工作而且可以实时对电堆进行主动性保护，此外还可以间接的判断燃料电池***的工作性能是否良好。
实施例二：
图3是根据本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***的示意图。如图3所示，该***包括：压力监控模块10和判断模块20。
具体的，压力监控模块10，设置于燃料电池的阳极侧压力控制程序中，用于获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值。
判断模块20，用于判断压力值是否在第一预设范围内；如果是，则判断目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内；第一预设时间段为在当前时刻之后的时间段；如果否，则发出故障诊断信号。
可选地，判断模块20，还用于：判断目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；第二预设时间段为在第一预设时间段之后的时间段；第二预设范围小于第一预设范围；如果否，则发出故障诊断信号。
本发明实施例提供了一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***，通过实时监控燃料电池阳极侧的压力波动，并对压力波动监控设置监控的时间段和预设范围，可以对燃料电池的电堆进行主动性的保护，以免过大的压力波动对电堆造成破坏，从而有效缓解现有技术中存在的人力物力消耗较大和缺少控制的灵活性的技术问题。
可选地，判断模块20，还用于：若判断目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内，则确定燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
可选地，图4是根据本发明实施例提供的一种判断模块的示意图。如图4所示，判断模块20还包括：第一判断单元21和第二判断单元22。
具体的，第一判断单元21，用于：获取目标燃料电池的阳极侧，在第一预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第一压力值；基于预设压力值和第一预设波动区间，确定第一预设范围；判断多个第一差值是否均在第一预设范围内；如果是，则确定目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在第一预设范围内；如果否，则确定目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动不在第一预设范围内。
具体的，第二判断单元22，用于：获取目标燃料电池的阳极侧，在第二预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第二压力值；基于预设压力值和第二预设波动区间，确定第二预设范围；判断多个第二差值是否均在第二预设范围内；如果是，则确定目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内；如果否，则确定目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动不在第二预设范围内。
本发明实施例提供的一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***，通过在燃料电池原有的阳极侧压力控制程序上加上一个实时的压力监控模块，此模块用来实时监控阳极侧压力的变化情况，然后通过判断模块中的一系列的判断条件来判断实时压力是否在要求的阈值之内，用来判定PID控制器工作是否正常。当阳极侧的压力波动无法满足***要求时，该模块会向燃料电池***控制软件发出故障信号，请求燃料电池***采取相应的措施，能够有效的保护电堆，防止由于长时间的过大压力波动而对电堆造成损坏。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池阳极侧压力波动诊断方法，其特征在于，包括：
获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值；
判断所述压力值是否在第一预设范围内；
如果是，则判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在所述第一预设范围内；所述第一预设时间段为在所述当前时刻之后的时间段；
如果否，则发出故障诊断信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在第一预设范围内，包括：
获取所述目标燃料电池的阳极侧，在第一预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第一压力值；
基于预设压力值和第一预设波动区间，确定第一预设范围；
判断所述多个第一压力值是否均在所述第一预设范围内；
如果是，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在所述第一预设时间段内的压力值波动在所述第一预设范围内；
如果否，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在所述第一预设时间段内的压力值波动不在所述第一预设范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动在所述第一预设范围内，则所述方法还包括：
判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；所述第二预设时间段为在所述第一预设时间段之后的时间段；所述第二预设范围小于所述第一预设范围；
如果否，则发出故障诊断信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内，包括：
获取所述目标燃料电池的阳极侧，在第二预设时间段内的多个时间采样点上的压力值，得到多个第二压力值；
基于预设压力值和第二预设波动区间，确定第二预设范围；
判断所述多个第二压力值是否均在所述第二预设范围内；
如果是，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在所述第二预设时间段内的压力值波动在所述第二预设范围内；
如果否，则确定所述目标燃料电池的阳极侧在所述第二预设时间段内的压力值波动不在所述第二预设范围内。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内，则确定所述燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
6.一种燃料电池阳极侧压力波动诊断***，其特征在于，包括：压力监控模块和判断模块，其中，
所述压力监控模块，用于获取目标燃料电池的阳极侧在当前时刻的压力值；
所述判断模块，用于判断所述压力值是否在第一预设范围内；如果是，则判断所述目标燃料电池的阳极侧在第一预设时间段内的压力值波动是否在所述第一预设范围内；所述第一预设时间段为在所述当前时刻之后的时间段；如果否，则发出故障诊断信号。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述判断模块，还用于：
判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动是否在第二预设范围内；所述第二预设时间段为在所述第一预设时间段之后的时间段；所述第二预设范围小于所述第一预设范围；
如果否，则发出故障诊断信号。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述判断模块，还用于：
若判断所述目标燃料电池的阳极侧在第二预设时间段内的压力值波动在第二预设范围内，则确定所述燃料电池的阳极侧的压力值无波动异常。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-5任一项所述方法。
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