燃料电池系统的控制方法及装置与流程

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池系统的控制方法及装置。

背景技术：

1、燃料电池在使用过程中，其寿命是非常关注的。燃料电池性能的衰减包括：不可逆的性能衰减和可逆的性能衰减。不可逆的性能衰减主要是由电堆关键部件的不可逆损伤导致的。可逆的性能衰减主要是由空气及氢气中带入杂质到电堆内部造成催化剂的中毒、电堆内部磺酸根离子对催化剂的毒化、铂催化剂在高电位下的氧化及水淹等。

2、相关技术中，可以通过提升氢气的浓度、增加空气过滤器等方式提升氢气和空气的纯度及质量，减少因氢气和空气中的杂质导致电堆性能的衰减。 或者，当发现电堆的性能发生比较大的衰减时，将电堆从燃料电池系统中拆下来放置到电堆测试台上对其做性能恢复和再活化。

3、然而，在燃料电池系统整个运行生命周期中，很难确保使用的氢气和空气的质量达到预期要求，尤其是空气，不同地区的空气质量也不相同，因此通过提高氢气和空气的质量具有一定的局限性和不确定性。空气过滤器有一定的使用周期，且不能完全将空气中的有害杂质（例如一氧化碳、二氧化硫等）清除，而电堆内部磺酸根离子从质子交换膜及催化层粘结剂中的流失更是不可避免。若性能降低后从系统上拆卸到测试台上再恢复和活化将增加过程的繁琐性，不便于电堆性能的恢复，也将增加电堆性能恢复的时间周期。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种燃料电池系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质。

2、根据本技术的第一方面，提供了一种燃料电池系统的控制方法，包括：

3、当燃料电池系统启动时，监测燃料电池系统电堆的单片电压的平均值；

4、将第一恢复次数和第二恢复次数设置为0；

5、判断所述单片电压的平均值是否大于等于第一电压阈值；

6、如果所述单片电压的平均值大于等于第一电压阈值，则不执行性能恢复过程；

7、如果所述单片电压的平均值小于第一电压阈值，则判断所述单片电压的平均值是否大于等于第二电压阈值；

8、如果所述单片电压的平均值大于等于第二电压阈值，则判断所述第一恢复次数是否达到第一预设次数；

9、如果所述第一恢复次数未达到第一预设次数，则执行第一性能恢复过程，将所述第一恢复次数加1，并返回所述判断单片电压的平均值是否大于等于第一电压阈值的步骤；

10、如果所述第一恢复次数达到第一预设次数，则执行第二性能恢复过程，并将所述第二恢复次数加1；

11、如果所述单片电压的平均值小于第二电压阈值，则判断所述第二恢复次数是否达到第二预设次数；

12、如果所述第二恢复次数达到第二预设次数，则确定所述燃料电池系统发生故障；

13、如果所述第二恢复次数未达到第二预设次数，则执行第二性能恢复过程，并将所述第二恢复次数加1；

14、在每次执行第二性能恢复过程，并将所述第二恢复次数加1之后，判断所述单片电压的平均值是否大于等于第二电压阈值；

15、如果所述单片电压的平均值大于等于第二电压阈值，则性能恢复过程结束；

16、如果所述单片电压的平均值小于第二电压阈值，则返回所述判断所述第二恢复次数是否达到第二预设次数的步骤；

17、其中，所述第一性能恢复过程包括：

18、在空气流量为第一预设流量下，拉载电流至第一电流密度对应的功率点，并稳定运行第一预设时间段；

19、将空气流量由第一预设流量降低至第二预设流量，并保持氢气流量不变，以降低所述单片电压的平均值；

20、当所述单片电压的平均值小于第一预设电压时，将空气流量由第二预设流量恢复至第一预设流量，以使燃料电池系统恢复至所述第一电流密度对应的对应功率点，并运行第二预设时间段；

21、所述第二性能恢复过程包括：

22、在空气流量为第一预设流量下，拉载电流至第二电流密度对应的功率点，并稳定运行第三预设时间段；其中，所述第二电流密度大于所述第一电流密度；

23、将空气流量由第一预设流量降低至第三预设流量，并保持氢气流量不变，以降低所述单片电压的平均值；

24、在所述单片电压的平均值小于第二预设电压后，在所述第二预设电压下维持第四预设时间段；其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压；

25、将空气流量由第三预设流量恢复至第一预设流量，以使燃料电池系统恢复至所述第二电流密度对应的对应功率点，并运行第五预设时间段。

26、可选地，所述第一电压阈值为0.9v，所述第二电压阈值为0.85v；

27、所述第一电流密度为1.0a/cm2，所述第二电流密度为1.6a/cm2；

28、所述第一预设流量对应的空气计量比为2，所述第二预设流量对应的空气计量比为1，所述第三预设流量对应的空气计量比为1。

29、可选地，所述第一预设电压为0.5v，所述第二预设电压为0.1v。

30、可选地，所述第一预设次数为2次，所述第二预设次数为3次。

31、可选地，所述第一预设时间段为2分钟，所述第二预设时间段为3分钟，所述第三预设时间段为2分钟，所述第四预设时间段为1分钟，所述第五预设时间段为3分钟。

32、根据本技术的第二方面，提供了一种燃料电池系统的控制装置，包括：

33、单片电压监测模块，用于当燃料电池系统启动时，监测燃料电池系统电堆的单片电压的平均值；

34、恢复次数初始化模块，用于将第一恢复次数和第二恢复次数设置为0；

35、第一电压阈值判断模块，用于判断所述单片电压的平均值是否大于等于第一电压阈值；

36、第一控制模块，用于如果所述单片电压的平均值大于等于第一电压阈值，则不执行性能恢复过程；

37、第二电压阈值判断模块，用于如果所述单片电压的平均值小于第一电压阈值，则判断所述单片电压的平均值是否大于等于第二电压阈值；

38、第一预设次数判断模块，用于如果所述单片电压的平均值大于等于第二电压阈值，则判断所述第一恢复次数是否达到第一预设次数；

39、第二控制模块，用于如果所述第一恢复次数未达到第一预设次数，则执行第一性能恢复过程；

40、第一恢复次数增加模块，用于检测到每执行一次第一性能恢复过程，将所述第一恢复次数加1；

41、第一返回模块，用于返回所述第一电压阈值判断模块以执行判断单片电压的平均值是否大于等于第一电压阈值的步骤；

42、第三控制模块，用于如果所述第一恢复次数达到第一预设次数，则执行第二性能恢复过程；

43、第二恢复次数增加模块，用于检测到每执行一次第二性能恢复过程，将所述第二恢复次数加1；

44、第二预设次数判断模块，用于如果所述单片电压的平均值小于第二电压阈值，则判断所述第二恢复次数是否达到第二预设次数；

45、故障确定模块，用于如果所述第二恢复次数达到第二预设次数，则确定所述燃料电池系统发生故障；

46、第四控制模块，用于如果所述第二恢复次数未达到第二预设次数，则执行第二性能恢复过程；

47、所述第二电压阈值判断模块，还用于在第二恢复次数增加模块每次将所述第二恢复次数加1之后，判断所述单片电压的平均值是否大于等于第二电压阈值；

48、第五控制模块，用于如果所述单片电压的平均值大于等于第二电压阈值，则性能恢复过程结束；

49、第二返回模块，用于如果所述单片电压的平均值小于第二电压阈值，则返回所述第二预设次数判断模块以执行判断所述第二恢复次数是否达到第二预设次数的步骤；

50、其中，所述第二控制模块具体用于通过下述步骤实现第一性能恢复过程：

51、在空气流量为第一预设流量下，拉载电流至第一电流密度对应的功率点，并稳定运行第一预设时间段；

52、将空气流量由第一预设流量降低至第二预设流量，并保持氢气流量不变，以降低所述单片电压的平均值；

53、当所述单片电压的平均值小于第一预设电压时，将空气流量由第二预设流量恢复至第一预设流量，以使燃料电池系统恢复至所述第一电流密度对应的对应功率点，并运行第二预设时间段；

54、所述第三控制模块和所述第四控制模块具体用于通过下述步骤实现第二性能恢复过程：

55、在空气流量为第一预设流量下，拉载电流至第二电流密度对应的功率点，并稳定运行第三预设时间段；其中，所述第二电流密度大于所述第一电流密度；

56、将空气流量由第一预设流量降低至第三预设流量，并保持氢气流量不变，以降低所述单片电压的平均值；

57、在所述单片电压的平均值小于第二预设电压后，在所述第二预设电压下维持第四预设时间段；其中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压；

58、将空气流量由第三预设流量恢复至第一预设流量，以使燃料电池系统恢复至所述第二电流密度对应的对应功率点，并运行第五预设时间段。

59、可选地，所述第一电压阈值为0.9v，所述第二电压阈值为0.85v；

60、所述第一电流密度为1.0a/cm2，所述第二电流密度为1.6a/cm2；

61、所述第一预设流量对应的空气计量比为2，所述第二预设流量对应的空气计量比为1，所述第三预设流量对应的空气计量比为1。

62、可选地，所述第一预设电压为0.5v，所述第二预设电压为0.1v。

63、可选地，所述第一预设次数为2次，所述第二预设次数为3次。

64、可选地，所述第一预设时间段为2分钟，所述第二预设时间段为3分钟，所述第三预设时间段为2分钟，所述第四预设时间段为1分钟，所述第五预设时间段为3分钟。

65、根据本技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器，所述处理器用于执行存储于存储器的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

66、根据本技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

67、根据本技术的第五方面，提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的方法。

68、本技术实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

69、通过监测电堆单片电压的平均值，根据单片电压的平均值所处范围的不同，采用不同的电堆性能恢复程序。具体的，当检测到电堆单片电压的平均值大于等于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，就执行第一性能恢复过程，恢复过程中的电压低于第一预设电压即可，能有效地保护电堆，并加快电堆的性能恢复。当第一性能恢复过程执行多次仍未成功时，继续执行第二性能恢复过程。或者，当检测到电堆单片电压的平均值小于第二电压阈值时，执行第二性能恢复过程，恢复过程中的电压低于第二预设电压，且在低于第二预设电压下运行，可以将电堆的性能恢复得更加彻底。并且，第一性能恢复过程的执行次数小于等于第一预设次数，第二性能恢复过程的执行次数小于等于第二预设次数，当第二性能恢复过程的执行次数达到第二预设次数时，且单片电压的平均值小于第二电压阈值时，则认为燃料电池系统发生故障，无法再进行性能恢复。本技术实施例利用燃料电池系统自身的控制，实现对电堆性能的恢复，提升电堆性能恢复的时效性，解决了电堆因杂质毒化导致的性能衰减问题，维持电堆在高效率段运行，提升电堆的使用寿命。