燃料电池系统控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明属于新能源技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统控制方法、装置、电子设备及存储介质。背景技术：2.氢能燃料电池汽车是具有广阔发展前景的新能源汽车，其具有加氢时间短、续驶里程长的诸多优点。燃料电池系统通常包含燃料电池电堆和外围氢气、空气、冷却等零部件系统，电堆包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板等，由于1片的理论电压为1.23v，其通常通过几百片并联实现大功率输出。燃料电池电堆的水热状态管理是行业的难题，在系统运行过程中，膜干、水淹、缺气等问题是导致电堆性能、耐久性及经济性的重要原因。通常的做法，是根据单片电压的下降幅度、电压阈值进行控制参数、策略的调整，但这种调整通常是在上述问题引起单片电压失稳后采取的，有很大的延迟性。交流阻抗技术作为可以直接监测膜的电导率的工具，能够实现对膜水含量的实时观测，但由于电堆通常在300~400片，对每片单片都实时进行阻抗采集，需要大量的采集电路、信号处理芯片等，成本较高。现有技术考虑的用单片电压阈值进行控制，如最低单片电压小于300mv（正常的单片电压一般在500~1000mv之间），但当检测到单片电压小于300mv后采取控制措施已经滞后；为了克服滞后的问题，利用交流阻抗实时检测每一个单片的阻抗值，但由于阻抗测量需要采集和信号处理电路，硬件的体积及成本较高。技术实现要素：3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种燃料电池系统控制方法、装置、电子设备及存储介质，至少部分的解决现有技术中存在的集成度低且成本高的问题。4.第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池系统控制方法，燃料电池分为多个分区，每个分区包括多个单片，包括：获取燃料电池单片的电压，基于单片的电压得到单片电压的标准差；判断单片电压的标准差是否超过设置阈值；如超过设置阈值，则计算单片电压的标准差贡献度，并基于贡献度对单片进行排序；根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片；判断标记单片是否属于同一个分区；基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量；根据测量结果控制燃料电池系统。5.可选的，贡献度计算公式为：，m为单片数目，为第i片单片的电压值，为所有单片电压的平均值，和为常数，且和均不大于m。6.可选的，根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片，包括：选取排序前n的单片，并对排序前n的单片进行标记。7.可选的，所述n不大于分区的个数。8.可选的，基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量，包括：如标记单片属于同一个分区，则对标记单片进行同步测量；同步测量方法包括阻抗测量；如标记单片不属于同一个分区，则对标记单片进行轮询测量，轮询测量根据贡献度进行排序；同步测量或轮询测量的测量方法包括阻抗测量。9.可选的，所述阻抗测量包括高频阻抗和/或低频阻抗。10.可选的，根据测量结果控制燃料电池系统，包括：单片的高频阻抗偏高，降低电堆运行水温或降低空气流量；单片的低频阻抗偏高，提高电堆运行水温或提高空气流量。11.第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池系统控制装置，燃料电池分为多个分区，每个分区包括多个单片，包括：标准差模块，用于获取燃料电池单片的电压，基于单片的电压得到单片电压的标准差；阈值判断模块，用于判断单片电压的标准差是否超过设置阈值；贡献度模块，如超过设置阈值，用于计算单片电压的标准差贡献度，并基于贡献度对单片进行排序；标记模块，用于根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片；分区判断模块，用于判断标记单片是否属于同一个分区；测量模块，用于基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量；控制模块，用于根据测量结果控制燃料电池系统。12.第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一所述的燃料电池系统控制方法。13.第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行第一方面任一所述的燃料电池系统控制方法。14.本发明提供的燃料电池系统控制方法、装置、电子设备及存储介质，其中该燃料电池系统控制方法，通过将电堆单片分区，分区能够最大限度共用阻抗采集资源，并根据电堆单片标准差及单片贡献度筛选异常单片，根据筛选结果实施阻抗测量，并及时调整系统工作状态，无需对每个单片均进行阻抗采集，减少了硬件设备，从而实现集成度高且成本低的目的。附图说明15.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。16.图1为本公开实施例提供的燃料电池电堆的电压分区示意图；图2为本公开实施例提供的一种燃料电池系统控制方法的流程图；图3为本公开实施例提供的一种燃料电池系统控制装置的原理框图；图4为本公开实施例提供的一种电子设备的原理框图。具体实施方式17.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。18.应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。19.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。20.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。21.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。22.为了便于理解，如图1所示，本实施例公开了一种燃料电池系统控制方法，燃料电池分为多个分区，每个分区包括多个单片，在一个具体的示例中，燃料电池电堆的电压共分为3个分区，每个分区包含的单片数目相等。具体的，例如电堆有300片，分区1包含前100片；分区2，包含中间100片；分区3，包含后100片。每个分区包含的单片数目也可以不相等，如分区1包含前101片；分区2，包含中间104片；分区3，包含后95片。每个分区对应一组交流阻抗的采集电路及信号处理电路，因此可以同时处理三片电压的阻抗测量任务。控制方法包括：获取燃料电池单片的电压，基于单片的电压得到单片电压的标准差；判断单片电压的标准差是否超过设置阈值；如超过设置阈值，则计算单片电压的标准差贡献度，并基于贡献度对单片进行排序；根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片；判断标记单片是否属于同一个分区；基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量；根据测量结果控制燃料电池系统。23.可选的，贡献度计算公式为：，m为单片数目，为第i片单片的电压值，为所有单片电压的平均值，和为常数，且和均不大于m。24.可选的，根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片，包括：选取排序前n的单片，并对排序前n的单片进行标记。25.可选的，所述n不大于分区的个数。在一个具体的示例中，如上述是3个分区，则n的取值可以为1、2或3等。26.可选的，基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量，包括：如标记单片属于同一个分区，则对标记单片进行同步测量；同步测量方法包括阻抗测量；如标记单片不属于同一个分区，则对标记单片进行轮询测量，轮询测量根据贡献度进行排序，如2个单片的贡献度分别为8和7，则轮询测量时，先测量贡献度为8的单片，然后再测量贡献度为7的单片。同步测量或轮询测量的测量方法包括阻抗测量。27.可选的，所述阻抗测量包括高频阻抗和/或低频阻抗。28.可选的，根据测量结果控制燃料电池系统，包括：单片的高频阻抗偏高，降低电堆运行水温或降低空气流量；单片的低频阻抗偏高，提高电堆运行水温或提高空气流量。29.在一个具体的示例中，如图2所示：s01：开始；s02：计算燃料电池单片电压的标准差；s03：判断标准差是否超过阈值k，其中阈值k可以根据实验标定获得，例如，k可以是20mv；具体的，标准差是电堆内部状态评估的重要参数，相比于根据电压阈值小于300mv等指标进行控制，能够提前发现异常单片。30.s04：计算单片标准差贡献度，并排序；具体的，贡献度，其中m代表电堆的单片数目，1≤≤m，1≤≤m，代表第片单片的电压值，代表所有单片电压的平均值；s05：选取贡献度前n的单片，确定单片号设定为标记单片，并实施阻抗采集；具体的，对排序，获取贡献度靠前的单片，设定为标记单片，其中n可以根据实际情况选取，例如n可以小于等于阻抗分区数目；s06：判断标记单片属于同一个分区；s07：同步测量，具体的，标记单片属于不同分区，则可以同时对其进行阻抗测量，阻抗测量可以采用高频、低频或其他频率；s08：轮询测量，若存在标记单片属于同一分区，则对标记单片开展轮询测量，具体的，根据贡献度的大小先后测量；s09：根据阻抗策略结果调整系统工作状态；具体的，例如单片的高频阻抗偏高，可以降低电堆运行水温或降低空气流量等；低频阻抗偏高，可以提高电堆运行水温或提高空气流量等。31.如图3所示，本实施例还公开了一种燃料电池系统控制装置，燃料电池分为多个分区，每个分区包括多个单片，包括：标准差模块，用于获取燃料电池单片的电压，基于单片的电压得到单片电压的标准差；阈值判断模块，用于判断单片电压的标准差是否超过设置阈值；贡献度模块，如超过设置阈值，用于计算单片电压的标准差贡献度，并基于贡献度对单片进行排序；标记模块，用于根据排序选定单片，并对选定的单片进行标记，得到标记单片；分区判断模块，用于判断标记单片是否属于同一个分区；测量模块，用于基于判断结果采用设定的测量策略对单片进行测量；控制模块，用于根据测量结果控制燃料电池系统。32.本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（ram）和/或高速缓冲存储器（cache）等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器（rom）、硬盘、闪存等。33.该处理器可以是中央处理单元（cpu）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令，使得该电子设备执行前述的本公开各实施例的燃料电池系统控制方法全部或部分步骤。34.本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。35.如图4为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备的结构示意图。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。36.如图4所示，电子设备可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等），其可以根据存储在只读存储器（rom）中的程序或者从存储装置加载到随机访问存储器（ram）中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出（i/o）接口也连接至总线。37.通常，以下装置可以连接至i/o接口：包括例如传感器或者视觉信息采集设备等的输入装置；包括例如显示屏等的输出装置；包括例如磁带、硬盘等的存储装置；以及通信装置。通信装置可以允许电子设备与其他设备（比如边缘计算设备）进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。38.特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储装置被安装，或者从rom被安装。在该计算机程序被处理装置执行时，执行本公开实施例的燃料电池系统控制方法的全部或部分步骤。39.有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。40.根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例的燃料电池系统控制方法的全部或部分步骤。41.上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质（例如：cd－rom和dvd）、磁光存储介质（例如：mo）、磁存储介质（例如：磁带或移动硬盘）、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体（例如：存储卡）和具有内置rom的媒体（例如：rom盒）。42.有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。43.以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。44.在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。45.另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“a、b或c的至少一个”的列举意味着a或b或c，或ab或ac或bc，或abc（即a和b和c）。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。46.还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。47.可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。48.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。49.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。









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