[发明专利]燃料电池故障诊断方法、装置和存储介质

权利要求书

1.一种燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

S10,获取燃料电池的质子交换膜的欧姆阻抗；

S20，基于所述质子交换膜的欧姆阻抗，通过燃料电池质子交换膜欧姆阻抗与其水含量的关系曲线，确定所述燃料电池所处的状态区域；

S30,当所述燃料电池处于膜干区时，估算所述燃料电池的质子交换膜水含量。

2.如权利要求1所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，在所述步骤S20后还包括：

S40，当所述燃料电池处于水淹区时，基于燃料电池的进出口两腔模型，得到所述燃料电池的阴极气体扩散层液态水饱度和所述燃料电池的阴极进出口电流密度差。

3.如权利要求2所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述进出口两腔模型包括所述燃料电池的阴极进口腔气体动态模型和所述燃料电池的阴极出口腔气体动态模型，所述步骤S40包括：

S41，通过所述阴极进口腔气体动态模型、所述阴极出口腔气体动态模型和达西定律，得到所述燃料电池的阴极进口腔的氧气浓度和阴极出口腔的氧气浓度；

S42，基于所述阴极进口腔的氧气浓度和所述阴极出口腔的氧气浓度、所述燃料电池电压计算模型、所述阴极进口腔和所述阴极出口腔端电压相等条件，得到所述阴极气体扩散层液态水饱度和所述阴极进出口电流密度差。

4.如权利要求3所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S41中，所述阴极进口腔气体动态模型包括：

其中，为所述阴极进口腔流道内氮气分压，R为气体常数，T_fc为燃料电池实时温度，V_ca为阴极腔体积，W_in为阴极干空气的进气量，W₁₂为从所述阴极进口腔进入所述阴极出口腔的气体流量，为入口干空气中氧气的体积分数，为阴极进口腔流道内氧气体积百分数，为所述阴极进口腔流道内氧气分压，A_fc为燃料电池单片的面积，N为燃料电池单片的数量，P_sat为当前温度下水蒸气的饱和蒸气压，F为法拉第常数。

5.如权利要求4所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S41中，所述达西定律为：

其中，k_ca是由气体粘度和燃料电池阴极结构参数决定的阴极腔流动阻力系数(m³s^-1Pa^-1)，P_rm是排气歧管内的气体压力，W₁₂为从所述阴极进口腔进入所述阴极出口腔的气体流量，W_out为阴极的排气流量，P_ch1为所述阴极进口腔流道内压力，P_ch2为所述阴极出口腔流道内压力，P_sat为当前温度下水蒸气的饱和蒸气压。

6.如权利要求4所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，在所述步骤S42中，所述燃料电池电压计算模型为

V_fc为燃料电池电压，其中V_OC为燃料电池的开路电压，R_m为燃料电池单片的欧姆阻抗，j为燃料电池电流，表示燃料电池与阴极腔氧气浓度所述阴极进出口的电流密度j和得到阴极气体扩散层液态水饱度s相关的极化过电势和浓差过电势之和。

7.如权利要求1所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S20中，所述状态区域还包括正常区，所述欧姆阻抗值小于所述正常区的下限值时，确定所述燃料电池处于水淹区，所述欧姆阻抗值大于所述正常区的上限值时，确定所述燃料电池处于所述膜干区。

8.如权利要求7所述的燃料电池故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S40后还包括：

S50，基于所述燃料电池的阴极进出口电流密度差，判断所述燃料电池的水淹程度。