燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质。通过所述燃料电池寿命预测方法，根据所述燃料电池的运行工况数据分类，利用数据拟合得到所述燃料电池电压衰退模型中的关键参数，构建燃料电池电压衰退模型，并根据所述燃料电池电压衰退模型估算和预测所述燃料电池的电压衰退情况，同时通过定期校正所述燃料电池电压衰退模型的关键参数，可以确保所述燃料电池的寿命估计的准确性，以保证估算结果的准确性。

Fuel Cell Life Prediction Method, Prediction Device and Computer Readable Storage Medium

The application provides a fuel cell life prediction method, a prediction device and a computer readable storage medium. According to the fuel cell life prediction method, according to the operation data classification of the fuel cell, the key parameters of the fuel cell voltage decay model are fitted by data fitting, and the fuel cell voltage decay model is constructed. According to the fuel cell voltage decay model, the voltage decay of the fuel cell is estimated and predicted. At the same time, the periodic calibration Institute is used to calibrate the voltage decay of the fuel cell. \u8ff0\u71c3\u6599\u7535\u6c60\u7535\u538b\u8870\u9000\u6a21\u578b\u7684\u5173\u952e\u53c2\u6570\uff0c\u53ef\u4ee5\u786e\u4fdd\u6240\u8ff0\u71c3\u6599\u7535\u6c60\u7684\u5bff\u547d\u4f30\u8ba1\u7684\u51c6\u786e\u6027\uff0c\u4ee5\u4fdd\u8bc1\u4f30\u7b97\u7ed3\u679c\u7684\u51c6\u786e\u6027\u3002

【技术实现步骤摘要】
燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质
本申请涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
燃料电池因其高效、清洁、无污染等优点受到广泛关注，具有广阔的发展前景。目前车用质子交换膜燃料电池的技术瓶颈之一是其使用寿命。为了延长燃料电池堆的使用寿命，需要能够准确估计和预测其寿命，这也是目前研究中十分重要的一个方面。燃料电池的使用寿命通过输出性能来衡量，燃料电池内部结构随着使用而产生的变化，会在一定程度上影响其性能衰减速率，尤其在燃料电池寿命中后期可能会出现性能加速衰减的情况，因此以性能衰减为主要依据的燃料电池寿命预测方法也应随着燃料电池的实际使用而不断更新。但是，传统的研究燃料电池性能衰退的方法中，基于数据分析的方法依赖衰退机制的可重复性，当燃料电池的工作条件改变时，关键参数也需要随之调整。基于模型的方法通常通过加速寿命测试得到，而燃料电池实际工作条件和加速寿命测试的条件是不同的。现有的方法基于燃料电池台架测试或者加速寿命测试，没有考虑到燃料电池汽车运行过程中实际工作环境的复杂多变，以及传感器测量存在的不准确性，从而使得燃料电池寿命预测结果不准确。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统燃料电池寿命估计方法预测结果不准确的问题，提供一种能够准确预测燃料电池寿命的预测方法。本申请提供一种燃料电池寿命预测方法，包括：S10，根据燃料电池车的运行工作情况，获取所述燃料电池车的燃料电池的运行过程中累计启停过程的总时间t1与累计大负载工况运行时间t2，其中所述燃料电池车为安装有燃料电池的增程式燃料电池-动力电池混合动力汽车；S20，根据所述启停过程的总时间t1与所述大负载工况运行时间t2，获取所述燃料电池的不考虑活性面积衰退时的第一电压所述燃料电池的第一电化学活性面积S1、所述燃料电池的第一燃料电池内阻R1、所述燃料电池的电化学活性面积衰退速率kC以及所述燃料电池的内阻衰退速率kR，并构建所述燃料电池的电压衰退模型：U＝[Ueq|0-I×R1-Aln(I)]-A×kC×t2-I×kR×t1其中，I为燃料电池电流，A为活化系数；S30，提供k时刻的所述燃料电池的第二电化学活性面积S2与k时刻的所述燃料电池的第二燃料电池内阻R2；S40，根据所述第二电化学活性面积S2与所述第二燃料电池内阻R2，判断所述第二电化学活性面积S2与所述第一电化学活性面积S1的化学活性面积相对误差是否小于预定值，且所述第二燃料电池内阻R2与所述第一燃料电池内阻R1的内阻相对误差是否小于预定值；S50，若判断结果为是，则根据所述燃料电池的所述电压衰退模型预测所述燃料电池的电压衰退情况；S60，若判断结果为否，则根据所述第二电化学活性面积S2与所述第二燃料电池内阻R2对所述燃料电池的所述电压衰退模型进行修正，并根据修正后的所述燃料电池的所述电压衰退模型预测所述燃料电池的电压衰退情况。在一个实施例中，在所述步骤S10中，所述启停过程的总时间t1为t1＝∫t|U＞a，所述大负载工况运行时间t2为t2＝∫t|I＞b，其中U＞a代表所述燃料电池输出电压较大的情况，I＞b代表所述燃料电池的电流密度较大的情况。在一个实施例中，所述步骤S20包括：S210，在所述燃料电池应用于大电流工作区时，构建关于k时刻的所述燃料电池的电压模型U≈Erev+Aln(i1×S1)-I×R-Aln(I)＝Ueq-I×R-Aln(I)其中，Erev为可逆所述燃料电池开路电压，i1为所述燃料电池的交换电流密度，Ueq为所述燃料电池的等效电压，R为所述燃料电池的内阻；S220，根据所述电压模型，对所述等效电压Ueq与所述燃料电池内阻R进行估计，获得所述等效电压Ueq与所述燃料电池内阻R；S230，根据所述等效电压Ueq，构建关于所述等效电压Ueq、所述第一电压所述电化学活性面积衰退速率kC的关系式S240，根据所述等效电压Ueq、所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC的关系式，对所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC进行估计，获得所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC；S250，根据所述燃料电池内阻R，构建关于所述燃料电池内阻R、所述第一燃料电池内阻R1以及所述内阻衰退速率kR的关系式R＝R1+kR×t1S260，根据所述燃料电池内阻R、所述第一燃料电池内阻R1以及所述内阻衰退速率kR的关系式，对所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR进行估计，获得所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR。在一个实施例中，在所述步骤S220中，根据所述电压模型，采用最小二乘法对所述等效电压Ueq与所述第一燃料电池内阻R1进行估计，获得所述等效电压Ueq与所述第一燃料电池内阻R1。在一个实施例中，在所述步骤S240中，采用最小二乘法对所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC进行估计，获得所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC。在一个实施例中，在所述步骤S260中，采用最小二乘法对所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR进行估计，获得所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR。在一个实施例中，所述步骤S30包括：S310，提供恒流充电装置与交流阻抗测量装置；S320，根据所述恒流充电装置，获取k时刻燃料电池的所述第二电化学活性面积S2；S330，根据所述交流阻抗测量装置，获取k时刻燃料电池的所述第二燃料电池内阻R2。在一个实施例中，在所述步骤S310中，所述恒流充电装置包括：测试台，与所述燃料电池连接，所述测试台用以向所述燃料电池提供冷却和供气功能；高精度恒流源，与所述燃料电池连接，用以对所述燃料电池进行充电。在一个实施例中，所述步骤S320包括：S321，将所述燃料电池通入氢气与氮气，并通入恒定温度的冷却水维持电堆温度；S322，通过所述高精度恒流源采用多次不同恒电流对所述燃料电池进行充电，并采集多次不同恒流充电情况下的所述燃料电池的每一个单片的电压；S323，当所述燃料电池的所有单片的电压超过0.6V后停止充电，获取多次不同恒流充电情况下的每一个单片的电压变化率dV/dt；S324，根据多次不同恒流充电情况下的每一个单片的电压变化率，获取每一次恒流充电情况下的每一个单片电压变化率的最高点(dV/dt)最高，并构建关于所述电压变化率的最高点(dV/dt)最高与充电电流IGA的方程式其中，Cdl为单片的双电层电容，iH2为单片的漏氢电流；S325，根据所述电压变化率的最高点(dV/dt)最高与所述充电电流IGA的方程式，获取每一个单片的双电层电容Cdl与漏氢电流iH2，并计算每一个单片的电化学活性面积S单其中，QH,A为单位面积的氢吸附量，Wpt为单位面积的铂载量。S326，获取所述燃料电池的所有单片的电化学活性面积并取平均值，作为k时刻的所述燃料电池的所述第二电化学活性面积S2。在一个实施例中，在所述步骤S326中，根据所述步骤S324与所述步骤S325依次获取所述燃料电池的所有单片的电化学活性面积。在一个实施例中，在所述步骤S20中，根据所述第一电压所述第一燃料电池内阻R1、所述电化学活性面积衰退速率kC、所述内阻衰退速率kR、所述第一电化学活性面积S1、所述启停过程的总时间t1以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池寿命预测方法，其特征在于，包括：S10，根据燃料电池车的运行工作情况，获取所述燃料电池车的运行过程中累计启停过程的总时间t1与累计大负载工况运行时间t2，其中所述燃料电池车为安装有燃料电池的增程式燃料电池‑动力电池混合动力汽车；S20，根据所述启停过程的总时间t1与所述大负载工况运行时间t2，获取所述燃料电池的不考虑活性面积衰退时的第一电压

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池寿命预测方法，其特征在于，包括：S10，根据燃料电池车的运行工作情况，获取所述燃料电池车的运行过程中累计启停过程的总时间t1与累计大负载工况运行时间t2，其中所述燃料电池车为安装有燃料电池的增程式燃料电池-动力电池混合动力汽车；S20，根据所述启停过程的总时间t1与所述大负载工况运行时间t2，获取所述燃料电池的不考虑活性面积衰退时的第一电压所述燃料电池的第一电化学活性面积S1、所述燃料电池的第一燃料电池内阻R1、所述燃料电池的电化学活性面积衰退速率kC以及所述燃料电池的内阻衰退速率kR，并构建所述燃料电池的电压衰退模型：U＝[Ueq|0-I×R1-Aln(I)]-A×kC×t2-I×kR×t1其中，I为燃料电池电流，A为活化系数；S30，提供k时刻的所述燃料电池的第二电化学活性面积S2与k时刻的所述燃料电池的第二燃料电池内阻R2；S40，根据所述第二电化学活性面积S2与所述第二燃料电池内阻R2，判断所述第二电化学活性面积S2与所述第一电化学活性面积S1的化学活性面积相对误差是否小于预定值，且所述第二燃料电池内阻R2与所述第一燃料电池内阻R1的内阻相对误差是否小于预定值；S50，若判断结果为是，则根据所述燃料电池的所述电压衰退模型预测所述燃料电池的电压衰退情况；S60，若判断结果为否，则根据所述第二电化学活性面积S2与所述第二燃料电池内阻R2对所述燃料电池的所述电压衰退模型进行修正，并根据修正后的所述燃料电池的所述电压衰退模型预测所述燃料电池的电压衰退情况。2.如权利要求1所述的燃料电池寿命预测方法，其特征在于，在所述步骤S10中，所述启停过程的总时间t1为t1＝∫t|U＞a，所述大负载工况运行时间t2为t2＝∫t|I＞b，其中U＞a代表所述燃料电池输出电压较大的情况，I＞b代表所述燃料电池的电流密度较大的情况。3.如权利要求1所述的燃料电池寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S20包括：S210，在所述燃料电池应用于大电流工作区时，构建关于所述燃料电池的电压模型U≈Erev+Aln(i1×S1)-I×R-Aln(I)＝Ueq-I×R-Aln(I)其中，Erev为可逆所述燃料电池开路电压，i1为所述燃料电池的交换电流密度，Ueq为所述燃料电池的等效电压，R为燃料电池内阻；S220，根据所述电压模型，对所述等效电压Ueq与所述燃料电池内阻R进行估计，获得所述等效电压Ueq与所述燃料电池内阻R；S230，根据所述等效电压Ueq，构建关于所述等效电压Ueq、所述第一电压所述电化学活性面积衰退速率kC的关系式S240，根据所述等效电压Ueq、所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC的关系式，对所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC进行估计，获得所述第一电压与所述电化学活性面积衰退速率kC；S250，根据所述燃料电池内阻R，构建关于所述燃料电池内阻R、所述第一燃料电池内阻R1以及所述内阻衰退速率kR的关系式R＝R1+kR×t1S260，根据所述燃料电池内阻R、所述第一燃料电池内阻R1以及所述内阻衰退速率kR的关系式，对所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR进行估计，获得所述第一燃料电池内阻R1与所述内阻衰退速率kR。4.如权利要求3所述的燃料电池寿命预测方法，其特征在于，在所述步骤S220中，根据所述电压模型，采用最小二乘法对所述等效电压Ueq与所述第一燃料电池内阻R1进行估计，获得所述等效电压Ueq与所述第一燃料电池内阻R1。5.如权利要求3所述的燃料电池寿命预测方法，其特征在于，在所述步骤S240中，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建秋，刘慧泽，徐梁飞，胡尊严，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11