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燃料电池的泄漏检测方法、燃料电池和交通工具与流程

2022-12-20 20:24:22 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及燃料电池技术领域,具体而言,涉及一种燃料电池的泄漏检测方法、一种燃料电池和一种交通工具。


背景技术:

2.随着燃料电池汽车的普及,在燃料电池系统的生产和使用过程中,燃料电池系统泄漏检测是一项必须的步骤,其数值关系燃料电池系统的性能、寿命,甚至安全。
3.相关技术中,燃料电池系统包括由多个燃料电池组成的燃料电池堆,以及能够为燃料电池堆提供氢气和氧气的供氢系统和供氧系统,燃料电池系统每运行一段时间,采用外部管路向供氢系统和供氧系统通入一定量氮气,并保压一段时间,通过检测供氢系统和供氧系统内的压力来判断是否泄漏。但该方法不仅需要额外搭建氮气的通气设备,而且无法有效对燃料电池堆内部的回路是否泄漏进行判断,还需要较长时间和大水量的喷淋,检测成本较高,通用性和实用性较差。


技术实现要素:

4.本发明旨在至少解决或改善现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.为此,本发明的第一方面提供了一种燃料电池的泄漏检测方法。
6.本发明的第二方面还提供了一种燃料电池。
7.本发明的第三方面还提供了一种交通工具。
8.本发明的第四方面还提供了一种可读存储介质。
9.有鉴于此,本发明的第一方面提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:响应于燃料电池的停止运行指令,控制目标检测对象关闭,目标检测对象为燃料回路和氧化剂回路中的一个;间隔第一预设时长后,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息;控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭。
10.本发明提供的燃料电池的泄漏检测方法,在接收到燃料电池的停止运行指令的情况下,说明需要关闭燃料电池,以停止供电,则触发燃料电池的关闭程序。具体地,先控制需要检测是否泄漏的目标检测对象关闭,其中,目标检测对象为燃料回路和氧化剂回路中的任一个,并保持燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个的开启状态,以使目标检测对象内的气体能够继续进行充分的反应。间隔第一预设时长后,目标检测对象内的气体消耗至极限值,无法继续反应,使得目标检测对象内的压力能够处于稳定状态,也即以某一压力开始保压。此时,根据燃料电池当前检测到的参数信息,判断目标检测对象是否泄漏,得到目标检测对象的泄漏信息。在确定泄漏信息后,再控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭,以完成燃料电池的关闭程序。
11.通过本发明提供的燃料电池的泄漏检测方法,一方面,能够在关闭燃料电池的过程中,完成燃料电池内部的燃料回路和氧化剂回路的泄漏检测,简化泄漏检测步骤,同时避免因燃料电池本身泄漏造成的资源浪费,甚至是安全事故。再一方面,在无需额外增加氮气
和检测设备的情况下,即可快速、实时监控燃料电池的泄漏状态,有利于燃料电池小型化和节省检测成本。又一方面,通过优化燃料电池的关机程序来合理控制燃料回路和氧化剂回路的关闭顺序,以实现燃料电池内部的保压,也即仅通过逻辑和处理器实现自动保压泄漏检测,减少线下保压时间和人工维保成本,提高了燃料电池工作的可靠性,延长了燃料电池使用寿命。
12.需要说明的是,燃料电池包括燃料回路和氧化剂回路,其中,燃料回路和氧化剂回路均包括导流管路和气体腔室,气体腔室中具有电介质和电极。燃料电池系统的供燃料装置(例如,燃料瓶以及连接于燃料电池和燃料瓶之间的管路)和供氧装置(例如连通外界空气和燃料电池的管路和压缩机)将燃料(例如,氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油三者经重整后得到的富氢气体)和氧化剂气体(例如,氧气或空气)输送至燃料电池的进气口,进入燃料电池燃料和氧化剂气体分别通过各自的导流管路均匀地分布到各个阳极、阴极侧的气体腔室。燃料电池开始运行,运行过程中燃料与氧化剂气体通过电极上的电催化反应将化学能转化为电能,反应结束后燃料与氧化剂气体再通过导流管路排出气体腔室,同时通过燃料与氧化剂气体带出燃料电池中生成的液、汽态的水。
13.具体地,控制燃料回路或氧化剂回路关闭,可通过控制燃料回路或氧化剂回路对应的燃料电池的进气口和出气口处的阀体关闭来实现。第一预设时长可根据燃料回路或氧化剂回路中有效气体含量,以及泄漏引起的压力气体含量明显变化所需的时间合理设置,气体含量可根据燃料回路或氧化剂回路的尺寸、气体流通量等数据进行估算。且对于检测燃料回路泄漏时的第一预设时长可以与检测氧化剂回路泄漏时的第一预设时长不同。
14.根据本发明提供的上述的燃料电池的泄漏检测方法,还可以具有以下附加技术特征:
15.在上述任一技术方案中,进一步地,目标检测对象为氧化剂回路,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息,包括:根据参数信息中燃料电池的电压值,确定氧化剂回路的泄漏信息。
16.在该技术方案中,当目标检测对象为氧化剂回路时,先控制氧化剂回路关闭,也即关闭氧化剂回路对应的燃料电池的进气口和出气口。此时,氧化剂回路处于封闭状态,氧化剂回路中残留的氧化剂气体继续与燃料回路中的燃料进行电化学反应,伴随着电化学反应的进行燃料电池会产生电压。直至第一预设时长后,氧化剂气体被消耗至极限值,氧化剂回路中的气体无法维持电化学反应,使得燃料电池的电压值不变。故而,可根据参数信息中燃料电池的电压值的大小,确定氧化剂回路是否出现泄漏。从而避免通过压力对氧化剂回路的泄漏信息进行检测时需要额外增加氮气和检测设备,不仅保证了泄漏检测的准确性,而且有利于降低检测成本。
17.在上述任一技术方案中,进一步地,根据参数信息中燃料电池的电压值,确定氧化剂回路的泄漏信息,包括:若电压值大于电压阈值,确定氧化剂回路出现泄漏;若电压值小于或等于电压阈值,确定氧化剂回路未泄漏。
18.在该技术方案中,在第一预设时长后,氧化剂气体被消耗至极限值,氧化剂回路中的气体无法维持电化学反应,那么燃料电池的电压值较小,或者是无电压产生。所以当电压值小于或等于电压阈值,可判定氧化剂回路未出现泄漏。若氧化剂回路出现泄漏,外界空气会进入氧化剂回路,进入氧化剂回路的空气中的氧气会继续与燃料回路中的燃料反应,导
致燃料电池继续产生电能,所以当电压值大于电压阈值时,可判定氧化剂回路出现泄漏。从而避免通过压力对氧化剂回路的泄漏信息进行检测时需要额外增加氮气和检测设备,不仅保证了泄漏检测的准确性,而且有利于降低检测成本。
19.需要说明的是,为了保证燃料回路中具有足够与氧气反应的燃料,在通过电压值确定氧化剂回路的泄漏信息后,再控制燃料回路关闭。
20.在上述任一技术方案中,进一步地,目标检测对象为燃料回路,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息,包括:根据参数信息中燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息。
21.在该技术方案中,当目标检测对象为燃料回路时,先控制燃料回路关闭,也即关闭燃料回路对应的燃料电池的进气口和出气口。此时,燃料回路处于封闭状态,燃料回路中残留的燃料继续与氧化剂回路中的氧气进行电化学反应。直至第一预设时长后,燃料被消耗至极限值,燃料回路中的气体无法维持电化学反应,燃料回路中的压力维持不变,开始保压。故而,可根据参数信息中燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息。从而无需通过额外补充氮气对燃料回路进行保压,不仅简化泄漏检测步骤,降低泄漏检测成本,而且大大减少泄漏检测所需的时间。
22.在上述任一技术方案中,进一步地,根据参数信息中燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息,包括:若压力小于或等于第一压力阈值,确定燃料回路未泄漏;若压力大于第一压力阈值,确定燃料回路出现泄漏。
23.在该技术方案中,在间隔第一预设时长后,燃料被消耗至极限值,燃料回路中的气体无法维持电化学反应,燃料回路中的压力维持不变,若未泄漏则会开始保压。所以当压力小于或等于第一压力阈值时,可判定燃料回路未出现泄漏。同时,由于燃料回路中的燃料被消耗,使得燃料回路中的压力低于常压,若燃料回路出现泄漏,在压差作用下,外界空气会进入燃料回路,进入燃料回路的空气虽然不会与氧化剂回路中的氧气进行电化学反应,但由于燃料回路中气体增多,压力开始增加,直至恢复至常压。所以当压力大于第一压力阈值时,可判定燃料回路出现泄漏。从而无需通过额外补充氮气,通过燃料回路内部的气体即可对燃料回路进行保压,不仅简化泄漏检测步骤,降低泄漏检测成本,而且大大减少泄漏检测所需的时间。
24.需要说明的是,为了保证氧化剂回路中具有足够与燃料反应的燃氧气,在通过压力确定燃料回路的泄漏信息后,再控制氧化剂回路关闭。
25.在上述任一技术方案中,进一步地,目标检测对象为氧化剂回路,控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭之后,还包括:若确定氧化剂回路未泄漏,间隔第二预设时长后,根据燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息;根据燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息,包括:若燃料回路的压力小于或等于第二压力阈值,确定燃料回路出现泄漏;若压力大于第二压力阈值,确定燃料回路未泄漏。
26.在该技术方案中,在检测出氧化剂回路时候泄漏后,关闭燃料回路。若确定氧化剂回路未泄漏,可开始对燃料回路是否泄漏进行检测。具体地,由于氧化剂回路中的氧气在进行泄漏检测时已经被消耗至极限值,那么关闭燃料回路后,燃料回路中的燃料依然无法继续进行反应,压力维持不变,实现燃料回路的保压。进一步地,考虑到关闭燃料回路时,燃料回路内气体状态从流动变为静止,易影响压力的检测的准确度。故而,间隔第二预设时长后
再获取燃料回路的压力,以使燃料回路中气体处于稳定状态,保证了压力的准确性,同时,间隔第二预设时长还能为泄漏提供充足的压力变化时间,以便于通过压力准确判断燃料回路是否漏气。若检测到燃料回路的压力大于第二压力阈值,说明燃料回路压力未出现明显变化,则判定燃料回路未出现泄漏。若第二预设时长后,燃料回路的压力小于或等于第二压力阈值,说明在压差作用下,燃料回路中燃料通过泄漏位置排出燃料回路,燃料回路的压力降低,则判定燃料回路出现泄漏。从而通过优化燃料电池的关机程序来合理控制燃料回路和氧化剂回路的关闭顺序,以实现燃料电池内部的保压,也即仅通过逻辑和处理器完成了燃料电池内部的燃料回路和氧化剂回路的泄漏检测,不仅能够避免燃料电池泄漏发生安全事故,而且有效提高工作效率和经济效益,大大简化泄漏检测操作,实现对燃料电池高效合理的检测。
27.在上述任一技术方案中,进一步地,燃料电池的泄漏检测方法还包括:若氧化剂回路或燃料回路出现泄漏,发送提示信息至燃料电池的管理端。
28.在该技术方案中,在氧化剂回路或燃料回路出现泄漏的情况下,通过向燃料电池的管理端发送提示信息,来警示用户,以便于用户采取对应的检修措施,这也为燃料电池的正常使用奠定了基础。
29.具体地,提示信息的形式包括语音、文字、图像中的一种或组合,发送提示信息可基于wifi、蓝牙、紫蜂等通信方式,以实现管理端的远程监控。
30.在上述任一技术方案中,进一步地,根据燃料电池的参数信息,确定并输出目标检测对象的泄漏信息,包括:获取燃料电池运行过程中的累计运行时长;若累计运行时长大于或等于时长阈值,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息;根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息之后,还包括:初始化累计运行时长。
31.在该技术方案中,在燃料电池运行过程中,计时燃料电池运行过程中的累计运行时长。当接收到燃料电池的停止运行指令,获取该累计运行时长。在累计运行时长大于或等于时长阈值的情况下,触发对燃料电池内部目标检测对象的泄漏检测。在累计运行时长小于时长阈值的情况下,说明燃料电池不满足用户设置的自动泄漏检测条件,按照常规关闭程序,直接关闭燃料回路和氧化剂回路。从而利用时长阈值实现燃料电池周期性自检,避免提高燃料电池的可靠性。
32.进一步地,在确定目标检测对象的泄漏信息之后,初始化累计运行时长,也即从零开始重新计时燃料电池运行过程中的累计运行时长,以保证泄漏检测的触发时机的准确性。
33.根据本发明的第二方面,还提出了一种燃料电池,包括:燃料回路;氧化剂回路;电极,位于燃料回路和氧化剂回路中;存储器,存储器储存有程序或指令;处理器,处理器分别与存储器、燃料回路和氧化剂回路连接,处理器执行程序或指令时实现第一方面提出的燃料电池的泄漏检测方法。因此该燃料电池具备第一方面提出的燃料电池的泄漏检测方法的全部有益效果,为避免重复,不再过多赘述。
34.需要说明的是,当燃料电池应用于燃料电池系统或带有燃料电池的混合动力系统中时,在关闭燃料电池的氧化剂回路的同时,需要关闭与氧化剂回路连通的供氧装置(压缩机和管路),以避免供氧装置没有与燃料电池连通时,供氧装置持续输送氧化剂气体导致的供氧装置损坏。同样的,在关闭燃料电池燃料回路的同时,需要关闭与燃料回路连通的供燃
料装置。
35.进一步地,燃料回路为氢气回路,氧化剂回路为空气回路,也即燃料电池以氢气和空气作为原料。
36.根据本发明的第三方面,还提出了一种交通工具,包括:负载;和第二方面提出的燃料电池,燃料电池的输出端与负载连接,燃料电池用于为负载供能。因此该交通工具具备第二方面提出的燃料电池的全部有益效果,为避免重复,不再过多赘述。
37.根据本发明的第四方面,提出了一种可读存储介质,其上存储有程序或指令,程序或指令被处理器执行时执行第一方面提出的燃料电池的泄漏检测方法。因此该可读存储介质具备第一方面提出的燃料电池的泄漏检测方法的全部有益效果,为避免重复,不再过多赘述。
38.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
39.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
40.图1示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之一;
41.图2示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之二;
42.图3示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之三;
43.图4示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之四;
44.图5示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之五;
45.图6示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之六;
46.图7示出了本发明一个实施例的燃料电池的泄漏检测方法的流程示意图之七;
47.图8示出了本发明一个实施例的燃料电池的结构框图;
48.图9示出了本发明一个具体实施例的燃料电池堆的泄漏检测方法的流程示意图。
具体实施方式
49.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
51.下面参照图1至图9描述根据本发明一些实施例的燃料电池的泄漏检测方法、燃料电池和交通工具。
52.实施例1:
53.如图1所示,根据本发明的第一方面的实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
54.步骤102,响应于燃料电池的停止运行指令,控制目标检测对象关闭;
55.其中,目标检测对象为燃料电池的燃料回路和氧化剂回路中的一个;
56.步骤104,间隔第一预设时长后,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息;
57.步骤106,控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭。
58.在该实施例中,在接收到燃料电池的停止运行指令的情况下,说明需要关闭燃料电池,以停止供电,则触发燃料电池的关闭程序。具体地,先控制需要检测是否泄漏的目标检测对象关闭,其中,目标检测对象为燃料回路和氧化剂回路中的任一个,并保持燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个的开启状态,以使目标检测对象内的气体能够继续进行充分的反应。间隔第一预设时长后,目标检测对象内的气体消耗至极限值,无法继续反应,使得目标检测对象内的压力能够处于稳定状态,也即以某一压力开始保压。此时,根据燃料电池当前检测到的参数信息,判断目标检测对象是否泄漏,得到目标检测对象的泄漏信息。在确定泄漏信息后,再控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭,以完成燃料电池的关闭程序。
59.通过该实施例提供的燃料电池的泄漏检测方法,一方面,能够在关闭燃料电池的过程中,完成燃料电池内部的燃料回路和氧化剂回路的泄漏检测,简化泄漏检测步骤,同时避免因燃料电池本身泄漏造成的资源浪费,甚至是安全事故。再一方面,在无需额外增加氮气和检测设备的情况下,即可快速、实时监控燃料电池的泄漏状态,有利于燃料电池小型化和节省检测成本。又一方面,通过优化燃料电池的关机程序来合理控制燃料回路和氧化剂回路的关闭顺序,以实现燃料电池内部的保压,也即仅通过逻辑和处理器实现自动保压泄漏检测,减少线下保压时间和人工维保成本,提高了燃料电池工作的可靠性,延长了燃料电池使用寿命。
60.需要说明的是,燃料电池包括燃料回路和氧化剂回路,其中,燃料回路和氧化剂回路均包括导流管路和气体腔室,气体腔室中具有电介质和电极。燃料电池系统的供燃料装置(例如,燃料瓶以及连接于燃料电池和燃料瓶之间的管路)和供氧装置(例如连通外界空气和燃料电池的管路和压缩机)将燃料(例如,氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油三者经重整后得到的富氢气体)和氧化剂气体(例如,氧气或空气)输送至燃料电池的进气口,进入燃料电池燃料和氧化剂气体分别通过各自的导流管路均匀地分布到各个阳极、阴极侧的气体腔室。燃料电池开始运行,运行过程中燃料与氧化剂气体通过电极上的电催化反应将化学能转化为电能,反应结束后燃料与氧化剂气体再通过导流管路排出气体腔室,同时通过燃料与氧化剂气体带出燃料电池中生成的液、汽态的水。
61.具体地,控制燃料回路或氧化剂回路关闭,可通过控制燃料回路或氧化剂回路对应的燃料电池的进气口和出气口处的阀体关闭来实现。第一预设时长可根据燃料回路或氧化剂回路中有效气体含量,以及泄漏引起的压力气体含量明显变化所需的时间合理设置,气体含量可根据燃料回路或氧化剂回路的尺寸、气体流通量等数据进行估算。且对于检测燃料回路泄漏时的第一预设时长可以与检测氧化剂回路泄漏时的第一预设时长不同。
62.可以理解的是,目标检测对象可以为氧化剂回路,也可以为燃料回路,用户能够通过控制程序预先设定需要被检测的目标检测对象。
63.实施例2:
64.如图2所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包
括:
65.步骤202,响应于燃料电池的停止运行指令,控制氧化剂回路关闭;
66.步骤204,间隔第一预设时长后,根据参数信息中燃料电池的电压值,确定氧化剂回路的泄漏信息;
67.步骤206,控制燃料回路关闭。
68.在该实施例中,当目标检测对象为氧化剂回路时,先控制氧化剂回路关闭,也即关闭氧化剂回路对应的燃料电池的进气口和出气口。此时,氧化剂回路处于封闭状态,氧化剂回路中残留的氧化剂气体继续与燃料回路中的燃料进行电化学反应,伴随着电化学反应的进行燃料电池会产生电压。直至第一预设时长后,氧化剂气体被消耗至极限值,氧化剂回路中的气体无法维持电化学反应,使得燃料电池的电压值不变。故而,可根据参数信息中燃料电池的电压值的大小,确定氧化剂回路是否出现泄漏。从而避免通过压力对氧化剂回路的泄漏信息进行检测时需要额外增加氮气和检测设备,不仅保证了泄漏检测的准确性,而且有利于降低检测成本。
69.实施例3:
70.如图3所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
71.步骤302,响应于燃料电池的停止运行指令,控制氧化剂回路关闭;
72.步骤304,间隔第一预设时长后,获取燃料电池的电压值;
73.步骤306,电压值是否大于电压阈值,若是,进入步骤308,若否,进入步骤310;
74.步骤308,确定氧化剂回路出现泄漏,进入步骤312;
75.步骤310,确定氧化剂回路未泄漏,进入步骤312;
76.步骤312,控制燃料回路关闭。
77.在该实施例中,在第一预设时长后,氧化剂气体被消耗至极限值,氧化剂回路中的气体无法维持电化学反应,那么燃料电池的电压值较小,或者是无电压产生。所以当电压值小于或等于电压阈值,可判定氧化剂回路未出现泄漏。若氧化剂回路出现泄漏,外界空气会进入氧化剂回路,进入氧化剂回路的空气中的氧气会继续与燃料回路中的燃料反应,导致燃料电池继续产生电能,所以当电压值大于电压阈值时,可判定氧化剂回路出现泄漏。从而避免通过压力对氧化剂回路的泄漏信息进行检测时需要额外增加氮气和检测设备,不仅保证了泄漏检测的准确性,而且有利于降低检测成本。
78.其中,电压阈值可根据第一预设时长后未泄漏氧化剂回路的燃料电池电压和误差量合理设置。
79.需要说明的是,为了保证燃料回路中具有足够与氧气反应的燃料,在通过电压值确定氧化剂回路的泄漏信息后,再控制燃料回路关闭。
80.实施例4:
81.如图4所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
82.步骤402,响应于燃料电池的停止运行指令,控制燃料回路关闭;
83.步骤404,间隔第一预设时长后,根据参数信息中燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息;
84.步骤406,控制氧化剂回路关闭。
85.在该实施例中,当目标检测对象为燃料回路时,先控制燃料回路关闭,也即关闭燃料回路对应的燃料电池的进气口和出气口。此时,燃料回路处于封闭状态,燃料回路中残留的燃料继续与氧化剂回路中的氧气进行电化学反应。直至第一预设时长后,燃料被消耗至极限值,燃料回路中的气体无法维持电化学反应,燃料回路中的压力维持不变,开始保压。故而,可根据参数信息中燃料回路的压力,确定燃料回路的泄漏信息。从而无需通过额外补充氮气对燃料回路进行保压,不仅简化泄漏检测步骤,降低泄漏检测成本,而且大大减少泄漏检测所需的时间。
86.实施例5:
87.如图5所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
88.步骤502,响应于燃料电池的停止运行指令,控制燃料回路关闭;
89.步骤504,间隔第一预设时长后,获取燃料回路的压力;
90.步骤506,压力是否小于或等于第一压力阈值,若是,进入步骤508,若否,进入步骤510;
91.步骤508,确定燃料回路未泄漏,进入步骤512;
92.步骤510,确定燃料回路出现泄漏,并发送提示信息至燃料电池的管理端,进入步骤512;
93.步骤512,控制氧化剂回路关闭。
94.在该实施例中,在间隔第一预设时长后,燃料回路中的燃料被消耗至极限值,燃料回路中的气体无法维持电化学反应,燃料回路中的压力维持不变,若未泄漏则会开始保压。所以当压力小于或等于第一压力阈值时,可判定燃料回路未出现泄漏。同时,由于燃料回路中的燃料被消耗,使得燃料回路中的气体压力低于常压,若燃料回路出现泄漏,在压差作用下,外界空气会进入燃料回路,进入燃料回路的空气虽然不会与氧化剂回路中的氧气进行电化学反应,但由于燃料回路中气体增多,压力开始增加,直至恢复至常压。所以当压力大于第一压力阈值时,可判定燃料回路出现泄漏。从而无需通过额外补充氮气,通过燃料回路内部的气体即可对燃料回路进行保压,不仅简化泄漏检测步骤,降低泄漏检测成本,而且大大减少泄漏检测所需的时间。
95.其中,第一压力阈值可根据第一预设时长后未泄漏的燃料回路的压力和误差量合理设置。
96.需要说明的是,为了保证氧化剂回路中具有足够与燃料反应的燃氧气,在通过压力确定燃料回路的泄漏信息后,再控制氧化剂回路关闭。
97.进一步地,在燃料回路出现泄漏的情况下,通过向燃料电池的管理端发送提示信息,来警示用户,以便于用户采取对应的检修措施,这也为燃料电池的正常使用奠定了基础。
98.实施例6:
99.如图6所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
100.步骤602,响应于燃料电池的停止运行指令,控制氧化剂回路关闭;
101.步骤604,间隔第一预设时长后,获取燃料电池的电压值;
102.步骤606,电压值是否大于电压阈值,若是,进入步骤608,若否,进入步骤612;
103.步骤608,确定氧化剂回路出现泄漏,并发送提示信息至燃料电池的管理端;
104.步骤610,控制燃料回路关闭;
105.步骤612,确定氧化剂回路未泄漏;
106.步骤614,控制燃料回路关闭,并间隔第二预设时长后,获取燃料回路的压力;
107.步骤616,燃料回路的压力是否小于或等于第二压力阈值,若是,进入步骤618,若否,进入步骤620;
108.步骤618,确定燃料回路出现泄漏,并发送提示信息至燃料电池的管理端;
109.步骤620,确定燃料回路未泄漏。
110.在该实施例中,在检测出氧化剂回路时候泄漏后,关闭燃料回路。若确定氧化剂回路未泄漏,可开始对燃料回路是否泄漏进行检测。具体地,由于氧化剂回路中的氧气在进行泄漏检测时已经被消耗至极限值,那么关闭燃料回路后,燃料回路中的燃料依然无法继续进行反应,压力维持不变,实现燃料回路的保压。进一步地,考虑到关闭燃料回路时,燃料回路内气体状态从流动变为静止,易影响压力的检测。故而,间隔第二预设时长后再获取燃料回路的压力,以使燃料回路中气体处于稳定状态,保证了压力的准确性。同时,间隔第二预设时长还能为泄漏提供充足的压力变化时间,以便于通过压力准确判断燃料回路是否漏气。若检测到燃料回路的压力大于第二压力阈值,说明燃料回路压力未出现明显变化,则判定燃料回路未出现泄漏。若第二预设时长后,燃料回路的压力小于或等于第二压力阈值,说明在压差作用下,燃料回路中燃料通过泄漏位置排出燃料回路,使得燃料回路的压力降低,则判定燃料回路出现泄漏。从而通过优化燃料电池的关机程序来合理控制燃料回路和氧化剂回路的关闭顺序,以实现燃料电池内部的保压,也即仅通过逻辑和处理器完成了燃料电池内部的燃料回路和氧化剂回路的泄漏检测,不仅能够避免燃料电池泄漏发生安全事故,而且有效提高工作效率和经济效益,大大简化泄漏检测操作,实现对燃料电池高效合理的检测。
111.其中,第二预设时长可根据关闭燃料回路后,燃料回路内部气体稳定所需的时间、泄漏引起的压力气体含量明显变化所需的时间和用户需求合理设置。其中,第二压力阈值可根据第二预设时长后未泄漏的燃料回路的压力和误差量合理设置。
112.进一步地,在确定氧化剂回路和燃料回路出现泄漏的情况下,通过向燃料电池的管理端发送提示信息,来警示用户,以便于用户采取对应的检修措施,这也为燃料电池的正常使用奠定了基础。
113.此外,在氧化剂回路出现泄漏时,还可以计算第一预设时长内燃料电池的电压值的变化量,也即关闭氧化剂回路时的电压值和第一预设时长后的电压值之间的差值。根据预设的变化量与泄漏等级之间的对应关系,确定该变化量对应的氧化剂回路当前的泄漏等级,并将该泄漏等级作为提示信息发送至管理端,以便于用户通过该泄漏等级判断氧化剂回路的泄漏程度,以便于用户判断是否需要售后进行维保。同样的,在燃料回路出现泄漏时,计算第一预设时长或第二预设时长内燃料回路的压力的变化量,根据预设的变化量与泄漏等级之间的对应关系,确定该变化量对应的燃料回路当前的泄漏等级,并将该泄漏等级作为提示信息发送至管理端。
114.实施例7:
115.如图7所示,根据本发明的一个实施例,提出了一种燃料电池的泄漏检测方法,包括:
116.步骤702,响应于燃料电池的停止运行指令,控制目标检测对象关闭;
117.其中,目标检测对象为燃料电池的燃料回路和氧化剂回路中的一个;
118.步骤704,获取燃料电池运行过程中的累计运行时长;
119.步骤706,累计运行时长是否大于或等于时长阈值,若是,进入步骤708,若否,进入步骤712;
120.步骤708,间隔第一预设时长后,根据燃料电池的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息;
121.步骤710,初始化累计运行时长,并控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭;
122.步骤712,控制燃料回路和氧化剂回路中除目标检测对象以外的另一个关闭。
123.在该实施例中,在燃料电池运行过程中,计时燃料电池运行过程中的累计运行时长。当接收到燃料电池的停止运行指令,获取该累计运行时长。在累计运行时长大于或等于时长阈值的情况下,触发对燃料电池内部目标检测对象的泄漏检测。在累计运行时长小于时长阈值的情况下,说明燃料电池不满足用户设置的自动泄漏检测条件,按照常规关闭程序,直接关闭燃料回路和氧化剂回路。从而利用时长阈值实现燃料电池周期性自检,避免提高燃料电池的可靠性。
124.进一步地,在确定目标检测对象的泄漏信息之后,初始化累计运行时长,也即从零开始重新计时燃料电池运行过程中的累计运行时长,以保证泄漏检测的触发时机的准确性。
125.此外,若累计运行时长小于时长阈值,但接收到用户的泄漏检测指令,则优先执行用户的泄漏检测指令,以对燃料电池进行泄漏检测。同样的,即使响应于用户的泄漏检测指令对燃料电池进行泄漏检测,在确定目标检测对象的泄漏信息之后,依然会初始化累计运行时长。
126.实施例8:
127.如图8所示,根据本发明第二方面的实施例提出了一种燃料电池800,包括:燃料回路810、氧化剂回路820、电极830、处理器840和存储器850。
128.详细地,电极位于燃料回路810和氧化剂回路820中,用于实现电化学反应。存储器850有可在处理器840上运行的程序或指。处理器840分别与存储器850、燃料回路810和氧化剂回路820连接。程序或指令被处理器840执行时实现以下步骤:响应于燃料电池800的停止运行指令,控制目标检测对象关闭,目标检测对象为燃料回路810和氧化剂回路820中的一个;间隔第一预设时长后,根据燃料电池800的参数信息,确定目标检测对象的泄漏信息;控制燃料回路810和氧化剂回路820中除目标检测对象以外的另一个关闭。
129.在该实施例中,处理器840在接收到燃料电池800的停止运行指令的情况下,说明系统需要关闭燃料电池800,以停止供电,则触发燃料电池800的关闭程序。具体地,处理器840先控制需要检测是否泄漏的目标检测对象关闭,其中,目标检测对象为燃料回路810和氧化剂回路820中的任一个,并保持燃料回路810和氧化剂回路820中除目标检测对象以外
的另一个的开启状态,以使目标检测对象内的气体能够继续进行充分的反应。间隔第一预设时长后,目标检测对象内的气体消耗至极限值,无法继续反应,使得目标检测对象内的压力能够处于稳定状态,也即以某一压力开始保压。此时,处理器840根据燃料电池当前检测到的参数信息,判断目标检测对象是否泄漏,得到目标检测对象的泄漏信息。在确定泄漏信息后,处理器840再控制燃料回路810和氧化剂回路820中除目标检测对象以外的另一个关闭,以完成燃料电池800的关闭程序。一方面,能够在关闭燃料电池800的过程中,完成燃料电池800内部的燃料回路810和氧化剂回路820的泄漏检测,简化泄漏检测步骤,同时避免因燃料电池800本身泄漏造成的资源浪费,甚至是安全事故。再一方面,无需额外增加氮气和检测设备的情况下,即可快速、实时监控燃料电池800的泄漏状态,有利于燃料电池800小型化和节省检测成本。又一方面,通过优化燃料电池800的关机程序来合理控制燃料回路810和氧化剂回路820的关闭顺序,以实现燃料电池810内部的保压,也即仅通过逻辑和处理器840实现自动保压泄漏检测,减少线下保压时间和人工维保成本,提高了燃料电池800工作的可靠性,延长了燃料电池800使用寿命。
130.需要说明的是,当燃料电池应用于燃料电池系统或带有燃料电池的混合动力系统中时,在关闭燃料电池氧化剂回路的同时,需要关闭与氧化剂回路连通的供氧装置(压缩机和管路),以避免供氧装置没有与燃料电池连通时,供氧装置持续输送氧化剂气体导致的供氧装置损坏。同样的,在关闭燃料电池燃料回路的同时,需要关闭与燃料回路连通的供燃料装置。
131.具体地,燃料回路为氢气回路,氧化剂回路为空气回路,也即燃料电池以氢气和空气作为原料。
132.实施例9:
133.如图9所示,根据本发明的一个具体实施例,以氢气-空气燃料电池堆为例,提出了一种燃料电池堆的泄漏检测方法,燃料电池堆应用于燃料电池系统,燃料电池堆的泄漏检测方法包括:
134.步骤902,燃料电池系统关机;
135.步骤904,关闭空压机和燃料电池堆进出口处的空气阀门;
136.步骤906,燃料电池堆电压是否小于或等于电压阈值,若是,进入步骤908,若否,进入步骤910;
137.步骤908,燃料电池堆的空气回路不漏气;
138.步骤910,燃料电池堆的空气回路漏气,并提示用户检修;
139.步骤912,关闭燃料电池堆进出口处的氢气阀门;
140.步骤914,氢气压力是否大于第二压力阈值,若是,进入步骤916,若否,进入步骤918;
141.步骤916,燃料电池堆的氢气回路不漏气;
142.步骤918,燃料电池堆的氢气回路漏气,并提示用户检修。
143.在该实施例中,当燃料电池堆(简称电堆)进行保压时,通过关机控制策略,判断电堆是否泄漏。燃料电池系统关机时,关闭空压机和空气进出口阀门,一段时间后,如果电堆电压小于等于电压阈值,说明空气回路不漏气。如果大于电压阈值,说明空气回路漏气,报警提示用户进行检修;在空气回路不漏气时,关闭氢气进出口阀门,一段时间后,如果氢气
压力大于等于第二压力阈值,说明氢气回路不漏气。如果氢气压力小于第二压力阈值,说明氢气回路漏气,报警提示用户进行检修。从而通过关机策略来快速、实时监控电堆泄漏状态,判断电堆是否漏气,并提示用户是否需要售后进行维保,不仅避免电堆泄漏发生安全事故,而且减少线下保压时间和人工维保成本。
144.实施例10:
145.根据本发明第三方面的实施例,提出了一种交通工具,包括:负载和第二方面实施例提出的燃料电池。燃料电池与负载连接,燃料电池用于为负载供能。因此该交通工具具备第二方面实施例提出的燃料电池的全部有益效果,为避免重复,不再过多赘述。
146.具体地,交通工具可以是车辆、船舶,或其他能够通过燃料电池提供动力的交通工具。
147.进一步地,燃料电池的数量可以为一个或多个,多个燃料电池可组成燃料电池堆为交通工具提供所需的动力。
148.实施例11:
149.根据本发明的第四方面的实施例,提出了一种可读存储介质,其上存储有程序或指令,程序或指令被处理器执行时执行第一方面实施例提出的燃料电池的泄漏检测方法。因此该可读存储介质具备第一方面实施例提出的燃料电池的泄漏检测方法的全部有益效果,为避免重复,不再过多赘述。
150.在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
151.在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
152.以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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