[发明专利]新能源汽车的燃料电池在线寿命检测方法、系统和装置

说明书

本发明涉及一种新能源汽车的燃料电池在线寿命检测方法、系统和装置，具体包括以下步骤：实时采集当前时刻燃料电池的电池温度、电池氢气参数、电池空气参数以及电流值和电压值；根据电池温度、电池氢气参数和电池空气参数计算当前时刻的理想开路电动势；根据电流值、电压值和理想开路电动势计算获取浓差损失电动势和极化损失电动势；根据浓差损失电动势和极化损失电动势计算当前燃料电池直流内阻并且得到燃料电池的健康状态指数。与现有技术相比，本发明适用于在汽车上应用的燃料电池动力系统，能够快速便捷地获取燃料电池单体健康状态信息，计算过程简单快速，方便嵌入车规级控制器软件实现，能够较为精确地实现对燃料电池寿命的实时检测。

技术领域

本发明涉及燃料电池的检测领域，尤其是涉及一种新能源汽车的燃料电池在线寿命检测方法、系统和装置。

背景技术

燃料电池单体寿命检测在燃料电池的使用过程中非常重要，是燃料电池的重要参数。长期运行的燃料电池其内部状态可能已与初始工作状态相差很大，如果无法获取燃料电池寿命状态将在电池长期运行后失去对系统的有效控制，严重影响燃料电池系统的可靠性与耐久性。当前对燃料电池寿命状态的研究主要集中如何在线获取准确单体内部参数中，电池内阻参数获取方法主要是交流阻抗谱，循环伏安法，断电流法，但是这些方法都是在实验室中获取，无法精确和方便地实际运用到新能源汽车上，存在高成本，低精确度等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新能源汽车的燃料电池在线寿命检测方法、系统和装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新能源汽车的燃料电池在线寿命检测方法，具体包括以下步骤：

S1.实时采集当前时刻燃料电池的电池温度、电池氢气参数、电池空气参数以及电流值和电压值；

S2.根据电池温度、电池氢气参数和电池空气参数计算当前时刻的理想开路电动势；

S3.根据电流值、电压值和理想开路电动势计算获取浓差损失电动势和极化损失电动势；

S4.根据浓差损失电动势和极化损失电动势计算当前燃料电池直流内阻并且得到燃料电池的健康状态指数SOH。

进一步地，所述的步骤S2中，理想开路电动势计算表达式为：

式中，E_ocv,ideal,k表示理想开路电动势，T_fc表示电池温度，P_H2表示氢气堆内压力，P_O2表示氧气堆内压力，k表示采集时刻。

进一步地，所述的步骤S3中，浓差损失电动势U₁和极化损失电动势U₂计算表达式为：

U_sample,k＝E_ocv,iedal,k-U_1,k-1-U_2,k-1-R_0,k×I_k；

式中，U_sample,k表示燃料电池两端电压值，I_k表示燃料电池的电流值，E_ocv,iedal,k表示理想开路电动势，R_0,k表示该类型电池当前时刻的理论直流内阻，k表示采集时刻，A和B表示设定的参数矩阵。

进一步地，A矩阵表达式为：

B矩阵表达式为：