【技术实现步骤摘要】
本专利技术属燃料电池，涉及一种燃料电池增湿能力在线检测方法及控制装置。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的发电装置，燃料电池在运行过程中产物有水和热，水是质子传导的关键载体，水管理对燃料电池性能起到至关重要。水过少会引起膜脱水，质子传导阻力增大，电极活性低，电池性能差；水过多产生“水淹”现象，堵塞流道，影响气体分配和气体传输，覆盖在催化层反应区域会限制反应气体与催化层接触反应，导致反应气体在电堆中的每一个单片在不同区域分配不均，使每个单片性能参差不齐，严重影响电堆性能。保持电池内部水平衡是提高电池性能和延长电池寿命关键问题之一。
2、燃料电池阴极增湿对于燃料电池性能提升起到关键作用。燃料电池尤其在中、低载工况运行时，因中、低载工况燃料电池内部含水量较低，燃料电池性能较低，单独使用膜增湿器增湿，可提高进口空气湿度，但无法定量实时根据当前需求调整增湿量，增湿过度引起“水淹”现象，降低电池性能，增湿过低降低传质效率，同样降低电池性能，此时快速准确的对进口空气增湿，对提高燃料电池性能极其重要。外部增湿通过膜增湿器给进口空气增湿，按照不同电堆功率匹配不同增湿器，单独使用膜增湿器在实际运行中无法实时控制增湿量，本专利技术基于外部增湿方式，通过实时评估电堆性能状态，控制膜增湿器的干侧与湿侧进气气量和空入堆温度，使燃料电池实时保持最优状态运行，该方法能够快速、实时在线改变进口空气湿度和空入堆温度，达到快速提升燃料电池性能目的。
3、通过控制进气湿度与进气温度，进而精确控制燃料电池运行参数。目前
4、现有方法均是通过调节增湿器蝶阀气量调节湿度，且调节湿度范围有限，对于无需外部增湿的情况并未覆盖，且未对空气入堆温度进行控制，增湿控制不够精准，且增湿并不是按照电堆实时状态进行调节，调节精度较低，无法根据电堆当前状态调节湿度，有些实时调节的方法通过变化空气压缩机转数改变气量，增加寄生功率，影响燃料电池系统效率。
技术实现思路
1、为了解决现有方法均是通过调节增湿器蝶阀气量调节湿度，且调节湿度范围有限，对于无需外部增湿的情况并未覆盖，且未对空气入堆温度进行控制，增湿控制不够精准，且增湿并不是按照电堆实时状态进行调节，调节精度较低，无法根据电堆当前状态调节湿度，有些实时调节的方法通过变化空气压缩机转数改变气量，增加寄生功率，影响燃料电池系统效率的问题，本专利技术采用的技术方案是：一种燃料电池增湿能力在线检测方法，包括以下步骤：
2、获取燃料电池电堆的固定时间内高频阻抗r及单体电压平均偏差值vcell-diff；
3、对燃料电池电堆的高频阻抗及单体电压平均偏差值分别进行数据拟合，形成高频阻抗拟合曲线与单体电压平均偏差值拟合曲线；
4、计算得到高频阻抗拟合曲线趋势线斜率kr和单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff；
5、基于单体电压平均偏差值vcell-diff与单体电压平均偏差阈值a之间的关系、电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff与单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值关系、高频阻抗r与高频阻抗区间阈值及高频阻抗拟合曲线趋势线斜率与高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值之间的关系的判断，实现对燃料电池电堆膜的干湿状态检测。
6、进一步地：所述基于单体电压平均偏差值vcell-diff与单体电压平均偏差阈值a之间的关系、电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff与单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值关系、高频阻抗r与高频阻抗区间阈值及高频阻抗拟合曲线趋势线斜率与高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值之间的关系的判断，实现对燃料电池电堆膜的干湿状态检测的过程如下：
7、当单体电压平均偏差值vcell-diff≥单体电压平均偏差阈值a时，判断单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff是否大于单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值；
8、当单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff≤单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值时，则判断结束；
9、当单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff>单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值时，判断高频阻抗r是否在高频阻抗区间阈值[b，c]区间内；
10、当高频阻抗r在高频阻抗区间阈值[b，c]区间内，无需进行湿度调整；
11、当高频阻抗r＜b时，且高频阻抗拟合曲线趋势线斜率kr＜高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值；则判断燃料电池电堆膜为过湿状态，则需要进行降低湿度；
12、当高频阻抗r＞c时，且高频阻抗拟合曲线趋势线斜率kr＞高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值时，则判断燃料电池电堆膜为过干状态，则需要进行增湿。
13、进一步地：所述高频阻抗斜率阈值kr阈采用的范围是-0.5-0.5。
14、进一步地：所述单体电压平均偏差值斜率阈值kcell-diff阈的范围是kcell-diff阈≥0。
15、一种燃料电池增湿能力在线检测装置，包括以下步骤：
16、获取模块：用于获取燃料电池电堆的固定时间内高频阻抗r及单体电压平均偏差值vcell-diff；
17、拟合模块：用于对燃料电池电堆的高频阻抗及单体电压平均偏差值分别进行数据拟合，形成高频阻抗拟合曲线与单体电压平均偏差值拟合曲线；
18、计算模块：用于计算得到高频阻抗拟合曲线趋势线斜率kr和单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff；
19、判断模块：用于基于单体电压平均偏差值vcell-diff与单体电压平均偏差阈值a之间的关系、电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff与单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值关系、高频阻抗r与高频阻抗区间阈值及高频阻抗拟合曲线趋势线斜率与高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值之间的关系的判断，实现对燃料电池电堆膜的干湿状态检测。
20、根据其中任一所述一种燃料电池增湿能力在线检测方法的控制装置，包括：
21、空入压力传感器，用于采集燃料电池电堆的压力信息；
22、空入湿度传感器，用于采集燃料电池电堆的湿度信息；
23、多个单片电压传感器，用于分别采集燃料电池电堆中单个燃料电池的电压；
24、高频阻抗阻值采集模块，用于采集燃料电池电堆的高频阻抗阻值；
25、空入温度传感器，用于采集燃料电池电堆的温度信息；
26、空气过滤器，用于对输入的空气进行过滤；
27、流量传感器，用于采集所述空气过滤器过滤后空气的流量；
28、空气温度调节模块：用于对进入燃料电池电堆的空气温度进行调节；
29、增湿器，用于对进入燃料电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：所述基于单体电压平均偏差值Vcell-diff与单体电压平均偏差阈值a之间的关系、电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率Kcell-diff与单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值关系、高频阻抗R与高频阻抗区间阈值及高频阻抗拟合曲线趋势线斜率与高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值之间的关系的判断，实现对燃料电池电堆膜的干湿状态检测的过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：所述高频阻抗斜率阈值KR阈采用的范围是-0.5-0.5。
4.根据权利要求1所述一种燃料电池增湿能力在线检测控制装置，其特征在于：所述单体电压平均偏差值斜率阈值Kcell-diff阈的范围是Kcell-diff阈≥0。
5.一种燃料电池增湿能力在线检测装置，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求1-4其中任一所述一种燃料电池增湿能力在线检测方法的控制装置，其特征在于：包括：
8.根据权利要求5所述的一种燃料电池增湿能力在线检测控制装置，其特征在于：所述空气温度调节模块包括空气压缩机，用于对过滤后的空气进行压缩，产生高温高压气体；
9.根据权利要求5所述的一种燃料电池增湿能力在线检测控制装置，其特征在于：还包括空气分水器，用于分离燃料电池出口空气液态水；
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：所述基于单体电压平均偏差值vcell-diff与单体电压平均偏差阈值a之间的关系、电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率kcell-diff与单体电压平均偏差拟合曲线趋势线斜率阈值关系、高频阻抗r与高频阻抗区间阈值及高频阻抗拟合曲线趋势线斜率与高频阻抗拟合曲线趋势线斜率阈值之间的关系的判断，实现对燃料电池电堆膜的干湿状态检测的过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池增湿能力在线检测方法，其特征在于：所述高频阻抗斜率阈值kr阈采用的范围是-0.5-0.5。
4.根据权利要求1所述一种燃料电池增湿能力在线检测控制装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯维国，曲志鹏，王鹏，李东明，丁鹏，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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