[发明专利]氢燃料电池电堆的在线监测方法、系统及使用该监测方法的氢燃料电动车

说明书

本发明提供了一种氢燃料电池电堆的在线监测方法、系统及使用该监测方法的氢燃料电动车，通过判断氢燃料电池电堆的单电池电压状态，及时知晓氢燃料电池电堆的工作状态。一方面，可以在氢燃料电池单电池出现反极现象之前对电堆执行相关的在线故障诊断策略，可避免氢燃料电池电堆启动关机保护流程，对氢燃料电池电堆起到在线故障处理功能；另一方，通过监测氢燃料电池电堆的单电池电压，可以判断出氢燃料电池电堆的运行温度以及排气策略是否处于最优的工作状态，可进一步提升氢燃料电池电堆输出性能和提升氢气的利用率，起到间接降低氢燃料电池电堆的运行成本，提升经济效益。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池电堆技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池电堆的在线监测方法、系统及使用该监测方法的氢燃料电动车。

背景技术

燃料电池电堆给氢燃料电动自行车提供动力输出，本发明的申请人在研发过程中发现现有技术的燃料电池电堆存在如下技术问题：

1)电堆在运行过程中，电堆会因气体密封失效以及散热和排水不畅，致使电堆的电压下降更甚者出现单电池反极现象，反极现象指单电池电压出现负值，主要是漏气或杂质等原因导致，而反极现象会导致电堆形成不可逆的损害，故反极现象在电堆运行过程中是绝对不能允许存在的；

2)在车用环境下，空冷型电堆排气策略影响电堆运行中的性能以及氢气利用率。当排气时间过短和排气间隔过长，会造成电堆内部燃料不足，从而可能导致电池形成反极现象，并可能引起电堆起火；当排气时间过长和排气间隔过短，会造成大量未被反应的氢气被排放到电堆外部，造成氢气利用率低下，氢气的经济效应较差；

3)在车用环境下，监测单电池电压保证燃料电池系统的可靠性、安全性和耐久性是十分必要的，尤其是故障状态下，维持氢燃料电动自行车系统的动力输出，本发明提供了一种空冷型燃料电池电堆故障诊断方法。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种对车载氢燃料电池的单电池电压进行实时监测、故障诊断和处理的氢燃料电池电堆的在线监测方法、系统及使用该监测方法的氢燃料电动车。

本发明公开了一种氢燃料电池电堆的在线监测方法，氢气瓶与所述氢燃料电池电堆连接用于向所述氢燃料电池电堆供氢，所述氢燃料电池电堆包括排气口，所述排气口上设有排气阀，所述氢燃料电池电堆包括若干个单电池，在所述氢燃料电池电堆的运行期间以第一预设时间段为间隔持续获取所述单电池的实时电压，并进行电压判断：

当所述实时电压为负，则所述氢燃料电池电堆停止运行，并以第二预设时间段为间隔收取故障信号或故障消除信号；若接收到了所述故障信号，则所述氢燃料电池电堆继续停止运行；若接收到了所述故障消除信号，则所述氢燃料电池电堆开始运行；当所述实时电压不为负，则继续判断所述实时电压是否位于第一预设电压范围内：若是，则再次获取所述单电池的实时电压，并进行所述电压判断；若否，则调整所述排气阀的开启时长与打开间隔时长，并再次获取所述单电池的实时电压，进行所述电压判断；所述第一预设电压范围位于正阈值区间。

优选的，所述若否，则调整所述排气阀的开启时长与打开间隔时长，并再次获取所述单电池的实时电压，进行所述电压判断包括：所述实时电压依然不位于第一预设电压范围内，则报警提示排气故障。

优选的，所述第一预设时间段为0；所述当所述实时电压不为负，则继续判断所述实时电压是否位于第一预设电压范围内还包括：当所述实时电压不为负，则继续判断所述实时电压是否位于第一预设电压范围内、且当前单电池与其他单电池的实时电压之差的绝对值的最大值是否小于第一预设电压阈值：若是，则再次获取所述单电池的实时电压，并进行所述电压判断；若否，则调整所述排气阀的开启时长与打开间隔时长，并再次获取所述单电池的实时电压，进行所述电压判断。