燃料电池含水量判断方法及装置、燃料电池系统和车辆与流程

本申请涉及电池，特别是涉及一种燃料电池含水量判断方法及装置、燃料电池系统和车辆。

背景技术：

1、随着燃料电池技术的发展，出现了质子交换膜燃料电池技术，质子交换膜燃料电池包括阴极、阳极和质子交换膜，质子能够经过质子交换膜流动，电子通过外电路由阳极通向阴极，进而形成输出电流。

2、燃料电池的含水量过高会引起水淹，从而增加传质损耗，含水量过低会导致膜干，降低质子传导效率并加速电堆衰退，为此需要判断电堆的含水量状态。传统技术中通过设定阻抗的阈值，超过阻抗的阈值即判定水淹或膜干故障。

3、然而，实际中较难获取阻抗的阈值，如通过多次稳定性实验确定阈值需要耗费大量的时间，并且电堆长时间运行后性能衰退，无法对阈值进行修正，导致对电堆的含水量状态判断错误。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种燃料电池含水量判断方法及装置、燃料电池系统和车辆。

2、本申请第一方面提供了一种燃料电池含水量判断方法，该方法包括：

3、基于燃料电池阻抗和燃料电池输出电压，判断燃料电池含水量状态。

4、在其中一个实施例中，燃料电池包括质子交换膜，该方法基于燃料电池阻抗与质子交换膜内阻的关系以及质子交换膜内阻与含水量的关系，判断燃料电池含水量状态。

5、在其中一个实施例中，该方法包括：

6、获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；

7、测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；

8、获取第二电压减去第一电压得到的电压差；获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；

9、根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。

10、在其中一个实施例中，获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗之前，该方法还包括：

11、对获取得到的第一电压和第一阻抗滤波。

12、在其中一个实施例中，在测试位置的功率发生变化后，经过预设时间后再获取测试位置的第二电压和第二阻抗。

13、在其中一个实施例中，根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态包括：

14、获取预设电压阈值；

15、当电压差为正值时，测试位置判断为正常；

16、当电压差为负值，且电压差的绝对值小于或等于预设电压阈值时，测试位置判断为正常；

17、当电压差为负值且绝对值大于预设电压阈值、阻抗差的绝对值大于第一阻抗的预设百分比时，测试位置判断为异常。

18、在其中一个实施例中，当电压差为负值且绝对值大于预设电压阈值、阻抗差的绝对值大于第一阻抗的预设百分比时，测试位置判断为异常包括：

19、当电压差为负值且绝对值大于预设电压阈值、阻抗差为正值且大于第一阻抗的预设百分比时，测试位置判断为含水量正在降低；

20、当电压差为负值且绝对值大于预设电压阈值、阻抗差为负值且绝对值大于第一阻抗的预设百分比时，测试位置判断为含水量正在升高。

21、本申请第二方面提供了一种燃料电池含水量判断装置，该装置包括：

22、第一获取模块，用于获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；

23、第二获取模块，用于在测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；

24、第三获取模块，用于获取第二电压减去第一电压得到的电压差，还用于获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；

25、确定模块，用于根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。

26、在其中一个实施例中，该装置还包括：

27、滤波模块，用于对获取得到的第一电压和第一阻抗滤波。

28、在其中一个实施例中，第二获取模块在测试位置的功率发生变化后，经过预设时间后再获取测试位置的第二电压和第二阻抗。

29、本申请第三方面提供了一种燃料电池系统，该系统包括：

30、燃料电池；及

31、判断模块，用于基于燃料电池阻抗和燃料电池输出电压，判断燃料电池含水量状态。

32、本申请第四方面提供了一种车辆，该车辆包括上述的燃料电池系统。

33、本申请第五方面提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

34、获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；

35、测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；

36、获取第二电压减去第一电压得到的电压差；获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；

37、根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。

38、本申请第六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，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

39、获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；

40、测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；

41、获取第二电压减去第一电压得到的电压差；获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；

42、根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。

43、本申请第七方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

44、获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；

45、测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；

46、获取第二电压减去第一电压得到的电压差；获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；

47、根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。

48、上述燃料电池含水量判断方法及装置、燃料电池系统和车辆，通过获取燃料电池测试位置功率变化前和变化后的电压和阻抗，根据变化后与变化前相减得到的电压差和阻抗差判断测试位置的含水量状态，其中可以利用电压差得到电压的变化趋势和变化值，利用阻抗差得到阻抗的变化趋势和变化值。通过这样的方案，避免了传统技术中需要大量稳定性实验来获取阻抗阈值，此外，在判断电堆的含水量状态时同时考虑电压和阻抗的变化，解决了传统技术中电堆长时间运行导致阻抗阈值需要调整的技术问题。

技术特征：

1.一种燃料电池含水量判断方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料电池包括质子交换膜，基于所述燃料电池阻抗与所述质子交换膜内阻的关系以及所述质子交换膜内阻与含水量的关系，判断所述燃料电池含水量状态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗后，所述获取所述测试位置的第二电压和第二阻抗之前，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述测试位置的所述功率发生变化后，经过预设时间后再获取所述测试位置的第二电压和第二阻抗。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压差和所述阻抗差确定所述测试位置的含水量状态包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述电压差为负值且绝对值大于所述预设电压阈值、所述阻抗差的绝对值大于所述第一阻抗的预设百分比时，所述测试位置判断为异常包括：

8.一种燃料电池含水量判断装置，其特征在于，所述装置包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块在所述测试位置的所述功率发生变化后，经过预设时间后再获取所述测试位置的第二电压和第二阻抗。

11.一种燃料电池系统，其特征在于，所述系统包括：

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求11所述的燃料电池系统。

13.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本申请涉及一种燃料电池含水量判断方法及装置、燃料电池系统和车辆。该方法包括：获取燃料电池测试位置的功率、第一电压和第一阻抗；测试位置的功率发生变化后，获取测试位置的第二电压和第二阻抗；获取第二电压减去第一电压得到的电压差；获取第二阻抗减去第一阻抗得到的阻抗差；根据电压差和阻抗差确定测试位置的含水量状态。采用本方案能够利用电压差得到电压的变化趋势和变化值，利用阻抗差得到阻抗的变化趋势和变化值，通过电压差和阻抗差判断电堆含水量状态，避免了传统技术中需要大量稳定性实验来获取阻抗阈值。技术研发人员：刘通,王英,徐勋高,盛欢,刘庆受保护的技术使用者：中汽创智科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16