[發明專利]氫燃料電池電堆的在線監測方法、系統及使用該監測方法的氫燃料電動車

有效

• 申請號: 202110491566.9
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113224355B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 黃浩;孫祥
• 申請（專利權）人: 永安行科技股份有限公司;永安行常州氫能動力技術有限公司
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537;H01M8/04664;H01M8/0432;H01M8/04701;H01M8/04955;G01R31/378;G01R31/382
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 徐琳淞

本發明提供了一種氫燃料電池電堆的在線監測方法、系統及使用該監測方法的氫燃料電動車，通過判斷氫燃料電池電堆的單電池電壓狀態，及時知曉氫燃料電池電堆的工作狀態。一方面，可以在氫燃料電池單電池出現反極現象之前對電堆執行相關的在線故障診斷策略，可避免氫燃料電池電堆啟動關機保護流程，對氫燃料電池電堆起到在線故障處理功能；另一方，通過監測氫燃料電池電堆的單電池電壓，可以判斷出氫燃料電池電堆的運行溫度以及排氣策略是否處于最優的工作狀態，可進一步提升氫燃料電池電堆輸出性能和提升氫氣的利用率，起到間接降低氫燃料電池電堆的運行成本，提升經濟效益。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池電堆技術領域，尤其涉及一種氫燃料電池電堆的在線監測方法、系統及使用該監測方法的氫燃料電動車。

背景技術

燃料電池電堆給氫燃料電動自行車提供動力輸出，本發明的申請人在研發過程中發現現有技術的燃料電池電堆存在如下技術問題：

1)電堆在運行過程中，電堆會因氣體密封失效以及散熱和排水不暢，致使電堆的電壓下降更甚者出現單電池反極現象，反極現象指單電池電壓出現負值，主要是漏氣或雜質等原因導致，而反極現象會導致電堆形成不可逆的損害，故反極現象在電堆運行過程中是絕對不能允許存在的；

2)在車用環境下，空冷型電堆排氣策略影響電堆運行中的性能以及氫氣利用率。當排氣時間過短和排氣間隔過長，會造成電堆內部燃料不足，從而可能導致電池形成反極現象，并可能引起電堆起火；當排氣時間過長和排氣間隔過短，會造成大量未被反應的氫氣被排放到電堆外部，造成氫氣利用率低下，氫氣的經濟效應較差；

3)在車用環境下，監測單電池電壓保證燃料電池系統的可靠性、安全性和耐久性是十分必要的，尤其是故障狀態下，維持氫燃料電動自行車系統的動力輸出，本發明提供了一種空冷型燃料電池電堆故障診斷方法。

發明內容

為了克服上述技術缺陷，本發明的目的在于提供一種對車載氫燃料電池的單電池電壓進行實時監測、故障診斷和處理的氫燃料電池電堆的在線監測方法、系統及使用該監測方法的氫燃料電動車。

本發明公開了一種氫燃料電池電堆的在線監測方法，氫氣瓶與所述氫燃料電池電堆連接用于向所述氫燃料電池電堆供氫，所述氫燃料電池電堆包括排氣口，所述排氣口上設有排氣閥，所述氫燃料電池電堆包括若干個單電池，在所述氫燃料電池電堆的運行期間以第一預設時間段為間隔持續獲取所述單電池的實時電壓，并進行電壓判斷：

當所述實時電壓為負，則所述氫燃料電池電堆停止運行，并以第二預設時間段為間隔收取故障信號或故障消除信號；若接收到了所述故障信號，則所述氫燃料電池電堆繼續停止運行；若接收到了所述故障消除信號，則所述氫燃料電池電堆開始運行；當所述實時電壓不為負，則繼續判斷所述實時電壓是否位于第一預設電壓范圍內：若是，則再次獲取所述單電池的實時電壓，并進行所述電壓判斷；若否，則調整所述排氣閥的開啟時長與打開間隔時長，并再次獲取所述單電池的實時電壓，進行所述電壓判斷；所述第一預設電壓范圍位于正閾值區間。

優選的，所述若否，則調整所述排氣閥的開啟時長與打開間隔時長，并再次獲取所述單電池的實時電壓，進行所述電壓判斷包括：所述實時電壓依然不位于第一預設電壓范圍內，則報警提示排氣故障。

優選的，所述第一預設時間段為0；所述當所述實時電壓不為負，則繼續判斷所述實時電壓是否位于第一預設電壓范圍內還包括：當所述實時電壓不為負，則繼續判斷所述實時電壓是否位于第一預設電壓范圍內、且當前單電池與其他單電池的實時電壓之差的絕對值的最大值是否小于第一預設電壓閾值：若是，則再次獲取所述單電池的實時電壓，并進行所述電壓判斷；若否，則調整所述排氣閥的開啟時長與打開間隔時長，并再次獲取所述單電池的實時電壓，進行所述電壓判斷。