【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池，具體而言，尤其涉及一種燃料電池水管理故障診斷方法及系統。
技術介紹
1、質子交換膜燃料電池(pemfc)的性能和壽命在很大程度上依賴于其內部干濕狀態的平衡，準確診斷和監測燃料電池內部干濕狀態，對于優化電池性能和延長使用壽命至關重要。但是，目前用于燃料電池水管理故障的診斷方法非常有限，主要使用電化學阻抗譜對燃料電池電堆進行監測和診斷。
2、專利cn?117457949?a公開了一種基于電化學阻抗譜的燃料電池水故障診斷方法及系統，通過測量不同水含量狀態下的燃料電池電化學阻抗譜曲線，提取與水含量相關性較高的曲線特征點及局部變化特征，建立曲線特征與燃料電池堆水故障狀態間的關系。cn116381503?a公開了一種用于水管理故障診斷的燃料電池電化學阻抗譜估計方法，通過多模型融合的阻抗估計方法，實現全頻率范圍內阻抗的估計。雖然以上方法在一定程度上提高了eis用于燃料電池水管理故障的效率和準確性，但是依舊無法解決eis應用于大功率電堆時存在的最大電流限制、儀器成本高昂、數據處理復雜、測試耗時較長等問題。
技術實現思路
1、基于以上
技術介紹
，本專利技術提供了一種燃料電池水管理故障診斷方法及系統，主要是用于判斷燃料電池內部的干濕程度。本專利技術主要利用數據采集單元、dc/dc控制單元、分析單元和中央控制單元，基于電流中斷法判斷燃料電池內部的干濕程度，利用現有燃料電池系統無需改裝即可實現監測，降低了成本和測試時間，提高了穩定性和測試效率。
2、本專利技術
3、一種燃料電池水管理故障診斷方法，包括：
4、利用dc/dc控制燃料電池的輸出電流的通斷，并周期性記錄電流中斷前后的電壓變化，處理得到電壓響應的階躍數據和電壓響應的弛豫數據；
5、根據電壓響應的階躍數據，計算歐姆電阻；
6、根據電壓響應的弛豫數據，計算擴散阻力系數；
7、通過歐姆電阻和擴散阻力系數，判斷燃料電池內部的干濕狀態；
8、根據燃料電池內部的干濕狀態，實時調整操作參數，使燃料電池保持最佳工作狀態。
9、進一步地，將所述電流中斷前后的電壓變化表示為e(t)，計算公式如下：
10、
11、其中，i0為電流中斷前的電流密度，rm為歐姆電阻，k為擴散阻力系數，t為時間。
12、進一步地，所述根據電壓響應的階躍數據，計算歐姆電阻，計算公式如下：
13、rm＝δv/i0
14、其中，i0為電流中斷前的電流密度，δv為電流中斷前后電壓的階躍變化。
15、進一步地，所述根據電壓響應的弛豫數據，計算擴散阻力系數，計算公式如下：
16、k＝k1/i0
17、其中，k1為在電壓變化的弛豫階段，電壓與線性擬合后的斜率。
18、進一步地，所述通過歐姆電阻和擴散阻力系數，判斷燃料電池內部的干濕狀態的具體過程為：
19、當計算得到的歐姆電阻rm變大，則表示燃料電池內部濕度減小；
20、當歐姆電阻rm不變，而擴散阻力系數k變大，則燃料電池內部濕度增大。
21、對應本申請中的燃料電池水管理故障診斷方法，本申請還提供了一種燃料電池水管理故障診斷系統，包括：數據采集單元、歐姆電阻計算單元、擴散阻力系數計算單元、干濕狀態判斷單元和中央控制單元，其中：
22、所述數據采集單元，用于利用dc/dc控制燃料電池的輸出電流的通斷，并周期性記錄電流中斷前后的電壓變化，處理得到電壓響應的階躍數據和電壓響應的弛豫數據；
23、所述歐姆電阻計算單元，用于根據數據采集單元處理得到的電壓響應的階躍數據，計算歐姆電阻；
24、所述擴散阻力系數計算單元，用于根據數據采集單元處理得到的電壓響應的弛豫數據，計算擴散阻力系數；
25、所述干濕狀態判斷單元，用于通過歐姆電阻計算單元計算的歐姆電阻和擴散阻力系數計算單元計算的擴散阻力系數，判斷燃料電池內部的干濕狀態；
26、所述中央控制單元，用于根據干濕狀態判斷單元判斷的燃料電池內部的干濕狀態，實時調整操作參數，使燃料電池保持最佳工作狀態。
27、進一步地，所述數據采集單元為示波器、數據采集卡或電壓巡檢系統。
28、較現有技術相比，本專利技術具有以下優點：
29、本專利技術提供燃料電池水管理故障診斷方法及系統，通過電流中斷法，綜合分析歐姆電阻與擴散阻力系數，對燃料電池運行過程中出現的膜干、水淹等水管理故障進行診斷，從而有效提高燃料電池的性能和穩定性。
30、本專利技術可以在不對電堆進行改裝的情況下，通過歐姆電阻和擴散阻力系數進行燃料電池內部干濕診斷，避免了現有技術中通過歐姆電阻診斷時膜電極完全水合對診斷結果的影響(膜電極完全水合后，即使濕度再增加甚至發生水淹，電池的歐姆電阻幾乎保持不變)，診斷結果更加準確，大大減少了成本，且本專利技術在毫秒級的時間尺度內即可完成測試，大大提高了測試效率。
31、本專利技術提供的燃料電池水管理故障診斷方法及系統，通過周期性監測燃料電池內部的歐姆電阻和擴散阻力系數的變化，實現對燃料電池內部干濕狀態的實時反饋。
32、基于上述理由本專利技術可在燃料電池等領域廣泛推廣。
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1.一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，將所述電流中斷前后的電壓變化表示為E(t)，計算公式如下：
3.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，所述根據電壓響應的階躍數據，計算歐姆電阻，計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，所述根據電壓響應的弛豫數據，計算擴散阻力系數，計算公式如下：
5.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，所述通過歐姆電阻和擴散阻力系數，判斷燃料電池內部的干濕狀態的具體過程為：
6.一種基于權利要求1-5中任意一項權利要求所述燃料電池水管理故障診斷方法實現的燃料電池水管理故障診斷系統，其特征在于，包括：數據采集單元、歐姆電阻計算單元、擴散阻力系數計算單元、干濕狀態判斷單元和中央控制單元，其中：
7.根據權利要求6所述的一種燃料電池水管理故障診斷系統，其特征在于，所述數據采集單元為示波器、數據采集卡或電壓巡檢系統。
...【技術特征摘要】
1.一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，將所述電流中斷前后的電壓變化表示為e(t)，計算公式如下：
3.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，所述根據電壓響應的階躍數據，計算歐姆電阻，計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的一種燃料電池水管理故障診斷方法，其特征在于，所述根據電壓響應的弛豫數據，計算擴散阻力系數，計算公式如下：
5.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：耿江濤，孫中銀，邵志剛，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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