[发明专利]燃料电池故障诊断方法、装置和存储介质

说明书

本申请涉及一种燃料电池故障诊断方法、装置和存储介质。本申请实施例提供的所述燃料电池故障诊断方法，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，根据所述燃料电池所处的状态区域，采取不同的方式精确估算所述燃料电池的水含量。因而可以提高燃料电池故障诊断的精确度。

技术领域

本申请涉及能源领域，特别是涉及一种燃料电池故障诊断方法、装置和存储介质。

背景技术

燃料电池的工作状态对燃料电池的性能影响非常大，如何准确地在线辨识燃料电池的内部状态，是车用燃料电池在应用中的关键问题，而燃料电池堆内部的水含量就是重要状态变量。

目前用于车用燃料电池膜干水淹诊断的技术中，基于电化学阻抗谱的方法能够预测膜干状态，但是在水淹情况下质子交换膜水含量会接近饱和，高频交流阻抗与燃料电池内部的储水量对应关系不明显，基于阴极压降的方法虽然能估计流道内的液态水滞留量，但对于其他位置的水淹程度很难有效判断。基于模型的状态估计中，燃料电池动态模型通常采用集总参数模型，对浓度、电流密度等内部状态在空间上都进行了平均值处理。但目前车用电堆基本采用大面积燃料电池单片，燃料电池单片内部的不一致性差异显著，因此基于模型的估计可能存在较大误差。因此，传统的技术方案无法精确诊断燃料电池的故障状态。

发明内容

基于此，有必要针对传统的技术方案无法精确诊断燃料电池的故障问题，提供一种燃料电池故障诊断方法、装置和存储介质。

一种燃料电池故障诊断方法，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。

在一个实施例中，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。

在一个实施例中，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。

在一个实施例中，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。