[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

摘要

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。

主权项

1.融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警系统，其特征在于，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；所述的燃料电池堆阴阳极板电流密度分布和温度分布信息的获取，有限区域电流及温度检测片由若干个有限区域电流及温度检测单元构成，每个有限区域电流和温度检测单元包含一个电流传感电阻和一个温度传感电阻，电流传感电阻和温度传感电阻的电势差信号可以反映燃料电池阴阳极板每个区域的电流密度分布和温度分布状态；信号放大与处理模块将电流传感电阻和温度传感电阻的电势差信号放大，并将其转化为燃料电池堆各个区域的电流密度值和温度值，将其储存在数据接收与储存模块；所述的燃料电池辅助设备的工作状态信息的获取，在燃料电池系统的进气管路分别设置温度传感器、湿度及压力传感器，通过检测进气管路的阴阳极气体温度、湿度及气体压力从而获得燃料电池辅助设备中的压缩机的转速状态，增湿器和温度调节器的功率，并将温度调节器、湿度调节器及压缩机的状态信息储存入数据接收与储存模块；所述的智能通讯系统包括燃料电池堆与辅助设备通讯模块、燃料电池系统与整车通讯模块和车‑车燃料电池系统状态与整车工况通讯模块；燃料电池堆与辅助设备通讯模块位于燃料电池控制器中，负责建立燃料电池堆‑燃料电池辅助设备二维多尺度数据库；燃料电池系统与整车通讯模块位于整车控制器中，负责建立整车工况信息‑燃料电池系统需求功率‑燃料电池辅助设备工作状态三维多尺度数据库；车‑车燃料电池系统状态与整车工况通讯模块位于基于共享信息的燃料电池云计算系统中，独立于燃料电池整车，负责接收所有共享信息车辆的燃料电池堆‑燃料电池辅助设备工作状态二维多尺度数据库，将其储存到基于共享信息的燃料电池云计算系统，并建立整车工况信息‑燃料电池系统需求功率‑燃料电池辅助设备工作状态三维多尺度数据库，将其储存于基于共享信息的燃料电池云计算系统；所述的燃料电池状态监测与异常状态预警系统，分布式位于整车控制器和基于共享信息的燃料电池云计算系统中；包括基于燃料电池堆与辅助设备通讯信息的燃料电池系统状态监测模块和基于燃料电池系统与整车通讯信息的整车工况监测模块，这两个模块位于整车控制器中，实现对燃料电池系统的状态观测；还包括基于燃料电池状态信息并融合通讯信息的故障预警与响应模块，位于燃料电池控制器内，负责储存燃料电池堆的温度分布和电流密度分布状态模型并发出异常状态预警信号，同时向燃料电池辅助设备发出控制指令；还包括基于车‑车工况与燃料电池状态通讯信息的共享车辆燃料电池状态与整车工况信息整合模块，位于基于共享信息的燃料电池云计算系统中，负责整合所有共享信息，基于大数据信息为燃料电池堆的温度分布和电流密度分布状态模型提供动态参数。