[发明专利]融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法，涉及车载质子交换膜燃料电池系统，包括车载质子交换膜燃料电池系统、智能通讯系统、基于共享信息的云计算系统、质子交换膜燃料电池状态监测与异常状态预警系统，还包括信号放大与处理模块和数据的接收与储存模块，其中质子交换膜燃料电池系统包含用于获取质子交换膜燃料电池两极板电流密度和温度信息的获取的有限区域电流及温度检测片，还包含获取质子交换膜燃料电池辅助系统即温度调节器、湿度调节器和压缩机工作状态的进气管路温度、湿度及气体压力传感器；克服了现有技术在车载燃料电池状态监测与故障诊断方面存在的缺陷。

技术领域

本发明涉及车载质子交换膜燃料电池系统，尤其涉及一种融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，相比于以动力电池为动力源纯电动汽车，燃料电池电动汽车以其零污染，能够适用于低温环境，加氢方便等优点，被认为是最具发展潜力的新能源汽车，目前燃料电池汽车以及在一些国家进行预售。

车载燃料电池系统作为燃料电池汽车的动力源，由于其结构复杂，服役条件恶劣以及运行条件经常发生变化等原因，在燃料电池使用过程中出现各种难免出现各种故障，若无法及时检测出现的内部故障，会导致系统无法正常工作，对燃料电池系统造成不可逆的损害，乃至发生重大的氢电安全事故，第三届)燃料电池汽车产业论坛中提到车载燃料电池系统及氢气储运装置将实行信息化管理，届时车载燃料电池系统将处于云数据的管理之下，车载燃料电池系统的使用寿命和安全将的到进一步保障，但是针对燃料电池的可靠性和耐久性方面及燃料电池内部状态和预警的研究较少。

燃料电池故障诊断大部分是以离线检测为主，当燃料电池发生可见的故障后，将燃料电池停机对其进行逐一排查问题，这种方法往往会依赖维修人员的经验并且具有较大的盲目性，甚至出现对于故障的误判或者漏判，在线监测的方法目前的研究主要基于燃料电池的单片极化电压是燃料电池系统性能好坏的直接体现，通过测量电池整体的极化电压来确定燃料电池的内部状态及故障分析，即燃料电池的内部状态通过其外部输出确定，无法确切的对燃料电池内部的电流密度分度和温度分布，这种基于燃料电池输出特性的燃料电池故障诊断是有一定局限性的。在固体氧化物燃料电池的状态监测方面，在基于一些安装在燃料电池内部的测量装置来反映燃料电池的状态方面有了一定研究，在申请号为201710354426.0的专利“一种固体氧化物燃料电池堆故障诊断方法和系统”中，通过模拟燃料电池正常工作状态来得到燃料电池内部温度和电流参数，对燃料电池堆内部状态实时监测，同时建立相应的诊断模型来判断所采集到的固体氧化物燃料电池堆内部温度和电流参数是否处于正常状态；在质子交换膜燃料电池方面，这种基于内部状态参数监测从而实现对燃料电池工作状态监测的手段在质子交换膜燃料电池中应用较少，为了提高对质子交换膜燃料电池状态监测方面的精度，应该建立基于质子交换膜燃料电池堆内部参数测量的燃料电池状态监测与异常信号预警系统。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术在车载燃料电池状态监测与故障诊断方面存在的缺陷，提供一种融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

1.融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统及方法，该系统包括内嵌有限区域电流及温度检测片的燃料电池堆、包含温度和湿度以及气体压力传感器的燃料电池辅助设备、智能通讯系统、基于共享信息的云计算系统、燃料电池状态监测与异常状态预警系统，还包括信号放大与处理模块和数据的接收与储存模块；

所述的内嵌有限区域电流及温度检测片的燃料电池堆，包含有限区域电流及温度检测片，用于获取燃料电池堆阴阳极板电流密度分布和温度分布信息，有限区域电流及温度检测片分别固定在阴阳极板与质子交换膜之间；在燃料电池辅助设备中安装有进气管路温度、湿度及气体压力传感器，用以获取燃料电池辅助设备的工作状态，即压缩机的转速状态，增湿器和温度调节器的功率；燃料电池堆和燃料电池辅助设备构成燃料电池系统；