一种燃料电池的水管理方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池的水管理方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、燃料电池是在交通运输和工程机械领域应用氢能的最佳载体。在燃料电池内部，既需要质子交换膜具有一定的水合状态以提高质子电导率，又需要防止液态水集聚而堵塞气体通道。然而燃料电池在运行过程中不可避免的会发生膜干和水淹等故障。因此，快速准确的水管理故障诊断及恢复策略对提高燃料电池的稳定性和耐久性具有重要意义。

2、目前，关于燃料电池故障诊断，通常是利用燃料电池的电化学阻抗谱数据经过一系列计算来诊断燃料电池内的含水量状态，该方法因涉及大量复杂的计算需要更昂贵的设备，不适合在线诊断应用。

技术实现思路

1、本技术提供了一种燃料电池的水管理方法、装置、设备及介质，能够在保证燃料电池故障诊断精度的前提下，降低诊断成本。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、本技术实施例第一方面，提供了燃料电池的水管理方法，该方法包括：

4、获取燃料电池运行过程中的高频阻抗、阴极压降、实际平均电压和实际平均电压对应的电流密度；

5、根据所述高频阻抗、所述阴极压降、所述实际平均电压和所述电流密度中的至少两个来确定所述燃料电池内部水含量的状态类型；其中，所述状态类型包括：正常状态、水淹状态和膜干状态；

6、若所述状态类型指示所述燃料电池为膜干状态或水淹状态，则基于所述燃料电池的电堆温度、燃料电池反应后的气体和燃料电池的阴极气体流量中的至少一种方式来调节燃料电池内部的含水量。

7、作为一种可能的实现方式，所述根据所述高频阻抗、所述阴极压降、所述实际平均电压和所述电流密度中的至少两个确定所述燃料电池内部含水量的状态类型，包括：

8、获取预设的目标高频阻抗与所述高频阻抗的第一差值百分比、预设的目标阴极压降与所述阴极压降的第二差值百分比、预设的目标电压与所述实际平均电压的第三差值百分比；

9、根据所述第一差值百分比、所述第二差值百分比、所述第三差值百分比和所述电流密度中的至少两个确定所述燃料电池内部含水量的状态类型。

10、作为一种可能的实现方式，所述根据所述第一差值百分比、所述第二差值百分比、所述第三差值百分比和所述电流密度中的至少两个确定所述燃料电池内部含水量的状态类型，包括：

11、若所述第一差值百分比位于预设的第一范围、所述第二差值百分比位于预设的第二范围、且所述第三差值百分比小于或等于第一阈值，则所述状态类型为所述正常状态，所述第一阈值是根据所述电流密度确定的；

12、若所述第一差值百分比位于所述第一范围，所述第二差值百分比超出所述第二范围，则确定所述状态类型为所述水淹状态；

13、若所述第一差值百分比超出所述第一范围，所述第二差值百分比位于所述第二范围，则确定所述状态类型为所述膜干状态。

14、作为一种可能的实现方式，所述状态类型还包括：第一其他故障类型和第二其他故障类型，所述第一其他故障指示电堆存在除水管理外的其他故障，所述第二其他故障指示燃料电池存在除水管理外的其他故障，所述根据所述第一差值百分比、所述第二差值百分比、所述第三差值百分比和所述电流密度中的至少两个，确定所述燃料电池内部含水量的状态类型，包括：

15、若所述第一差值百分比位于所述第一范围、所述第二差值百分比位于所述第二范围、且根据所述电流密度所述第三差值百分比大于第二阈值，则确定所述状态类型为所述第一其他故障类型，所述第二阈值大于所述第一阈值；

16、若所述第一差值百分比超出预设的第三范围、所述第二差值百分比超出所述第二范围，则确定所述状态类型为所述第二其他故障类型。

17、作为一种可能的实现方式，所述水淹状态包括轻微水淹状态和严重水淹状态，所述确定所述状态类型为所述水淹状态之后，所述方法还包括：

18、若根据所述电流密度所述第三差值百分比小于或等于对应的第三阈值，则确定所述状态类型为所述轻微水淹状态，所述第三阈值大于所述第一阈值；

19、若根据所述电流密度所述第三差值百分比大于对应的第三阈值，则确定所述状态类型为所述严重水淹状态。

20、作为一种可能的实现方式，所述膜干状态包括轻微膜干状态和严重膜干状态；所述确定所述状态类型为所述膜干状态之后，所述方法还包括：

21、若根据所述电流密度所述第三差值百分比小于或等于对应的第三阈值，则确定所述状态类型为所述轻微膜干状态；

22、若根据所述电流密度所述第三差值百分比大于对应的第三阈值，则确定所述状态类型为所述严重膜干状态。

23、作为一种可能的实现方式，所述基于所述燃料电池的电堆温度、燃料电池反应后的气体和燃料电池的阴极气体流量中的至少一种方式来调节燃料电池内部的含水量，包括：

24、若为所述轻微膜干状态，则控制所述电堆温度降低；

25、若为所述严重膜干状态，则控制所述反应后的气体返回至电堆的进气口；

26、若为所述轻微水淹状态，则控制所述阴极气体流量增大；

27、若为所述严重水淹状态，则控制所述阴极气体流量增大和所述电堆温度升高。

28、本技术实施例第二方面，提供了一种燃料电池的水管理装置，该装置包括：

29、获取模块，用于获取燃料电池运行过程中的高频阻抗、阴极压降、实际平均电压和电流密度；

30、确定模块，用于根据所述高频阻抗、所述阴极压降、所述实际平均电压和所述电流密度中的至少两个确定所述燃料电池内部水含量的状态类型；其中，所述状态类型包括：正常状态、水淹状态和膜干状态；

31、处理模块，用于若所述状态类型指示所述燃料电池为膜干状态或水淹状态，则基于所述燃料电池的电堆温度、燃料电池反应后的气体和燃料电池的阴极气体流量中的至少一种方式来调节燃料电池内部的含水量。

32、本技术实施例第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现本技术实施例第一方面中的燃料电池的水管理方法。

33、本技术实施例第四方面，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本技术实施例第一方面中的燃料电池的水管理方法。

34、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

35、本技术实施例提供的燃料电池的水管理方法，通过获取燃料电池运行过程中的高频阻抗、阴极压降、实际平均电压和实际平均电压对应的电流密度，然后根据高频阻抗、阴极压降、实际平均电压和电流密度中的至少两个确定燃料电池内部水含量的状态类型，其中，状态类型包括：正常状态、水淹状态和膜干状态，若状态类型指示燃料电池为膜干状态或水淹状态，则基于燃料电池的电堆温度、燃料电池反应后的气体和燃料电池的阴极气体流量中的至少一种方式来调节燃料电池内部的含水量，这样通过根据高频阻抗、阴极压降、实际平均电压和电流密度来确定燃料电池内部水含量的状态类型，且无需额外昂贵的计算工具，这样能够在保证燃料电池故障诊断精度的前提下，降低诊断成本。