阅读说明：本技术 燃料氢气的品质的检测方法、装置及氢燃料电池发动机 (Method and device for detecting quality of fuel hydrogen and hydrogen fuel cell engine ) 是由 任宪丰 陈文淼 闫立冰 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于燃料电池发动机技术领域,具体涉及一种燃料氢气的品质的检测方法、装置及氢燃料电池发动机。所述检测方法包括：接收检测指令；计算累积消耗的燃料氢气的质量,同时对氢燃料电池发动机的需求功率和实际功率分别进行积分,以获得所述需求功率随时间的累积值和所述实际功率随时间的累积值；在确认累积消耗的燃料氢气的质量达到预设消耗值时,计算所述实际功率随时间的累积值与所述需求功率随时间的累积值的比值；根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求。(The invention belongs to the technical field of fuel cell engines, and particularly relates to a method and a device for detecting the quality of fuel hydrogen and a hydrogen fuel cell engine. The detection method comprises the following steps: receiving a detection instruction; calculating the mass of fuel hydrogen consumed cumulatively, and simultaneously integrating the required power and the actual power of the hydrogen fuel cell engine respectively to obtain an accumulated value of the required power over time and an accumulated value of the actual power over time; calculating a ratio of an accumulated value of the actual power over time to an accumulated value of the required power over time when it is confirmed that the mass of the fuel hydrogen gas that is cumulatively consumed reaches a preset consumption value; and judging whether the quality of the fuel hydrogen meets the requirement or not according to the ratio.)

燃料氢气的品质的检测方法、装置及氢燃料电池发动机

技术领域

本发明属于燃料电池发动机技术领域，具体涉及一种燃料氢气的品质的检测方法、装置及氢燃料电池发动机。

背景技术

氢燃料电池主要包括氢气路、空气路和水管理路，氢气和空气在电堆内部发生化学反应而生成水，化学能转化为电能同时释放热量。氢燃料电池发动机对氢气的品质要求较高，如果氢气的品质不达标(即纯度不够)一方面影响化学反应进而影响发动机的输出功率，另一方面会导致催化剂劣化。因此，对氢气的品质进行检测至关重要。然而，现有技术中尚不存在对氢燃料电池发动机中的氢气的品质进行检测的方法。

发明内容

本发明的目的是至少解决目前不存在对氢燃料电池发动机中的氢气的品质进行检测的方法的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种燃料氢气的品质的检测方法，包括：

接收检测指令；

计算累积消耗的燃料氢气的质量，同时对氢燃料电池发动机的需求功率和实际功率分别进行积分，以获得所述需求功率随时间的累积值和所述实际功率随时间的累积值；

在确认累积消耗的燃料氢气的质量达到预设消耗值时，计算所述实际功率随时间的累积值与所述需求功率随时间的累积值的比值；

根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求。

本发明实施例的燃料氢气的品质的检测方法，根据氢燃料电池发动机的实际功率随时间的累积值与需求功率随时间的累积值的比值作为对燃料氢气的品质的判断依据，由于当燃料氢气的纯度不够时，氢燃料电池发动机的实际功率会下降，因此，该判断方法具有实际的可行性。另外，以实际功率随时间的累积值与需求功率随时间的累积值进行判断，相比于仅以某一时刻的瞬时值为判断依据的方式，可以避免引入误差，进而避免误判的发生，因而具有更高的判断精准度。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求，包括：

根据所述比值大于等于预设值，确定所述燃料氢气的品质符合要求；

根据所述比值小于预设值，确定所述燃料氢气的品质不符合要求。

在本发明的一些实施例中，在根据所述比值小于预设值，确定所述燃料氢气的品质不符合要求之后，还包括：

发出燃料氢气的品质不符合要求的故障提示信息。

在本发明的一些实施例中，所述计算累积消耗的燃料氢气的质量，包括：

计算燃料氢气的质量流量；

根据所述质量流量与时间的乘积获得累积消耗的燃料氢气的质量。

在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：

根据以下公式计算所述燃料氢气的质量流量

其中，N为电堆单体个数；I为电堆输出电流；M为氢气的焓变；F为法拉第常数。

在本发明的一些实施例中，在所述接收检测指令之前，还包括：

判断燃料氢气是否进行了再填充；

在确认燃料氢气进行了再填充时，发出检测指令。

在本发明的一些实施例中，所述判断燃料氢气是否进行了再填充，包括：

记录停车前氢瓶中的压力P1；

监控当前氢瓶的压力P2，并计算P2与P1差值；

当所述差值大于预设差值，且所述差值大于所述预设差值的时长大于预设时长时，确认燃料氢气进行了再填充。

本发明的第二方面提出了一种燃料氢气的品质的检测装置100，包括：

接收模块10，用于接收检测指令；

计算模块20，用于计算累积消耗的燃料氢气的质量、计算氢燃料电池发动机的需求功率的累积值和实际功率的累积值、计算所述实际功率随时间的累积值与所述需求功率随时间的累积值的比值；

判断模块30，用于判断累积消耗的燃料氢气的质量是否达到预设消耗值，以及根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求。

在本发明的一些实施例中，所述判断模块30还用于判断燃料氢气是否进行了再填充。

本发明的第三方面提出了一种氢燃料电池发动机，其包括上述任一实施例中的燃料氢气的品质的检测装置。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的燃料氢气的品质的检测方法的流程图；

图2是本发明实施例的燃料氢气的品质的检测装置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

本发明第一方面的实施例提出了一种燃料氢气的品质的检测方法，该检测方法包括以下步骤：

S10：接收检测指令；

S20：计算累积消耗的燃料氢气的质量，同时对氢燃料电池发动机的需求功率和实际功率分别进行积分，以获得所述需求功率随时间的累积值和所述实际功率随时间的累积值；

S30：在确认累积消耗的燃料氢气的质量达到预设消耗值时，计算所述实际功率随时间的累积值与所述需求功率随时间的累积值的比值；

S40：根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求。

其中，氢燃料电池发动机的需求功率是指根据整车运行工况，需要氢燃料电池发动机产出的功率；氢燃料电池发动机的实际功率是指通过化学能转换为电能后发动机实际发出的功率。

本发明实施例的燃料氢气的品质的检测方法，根据氢燃料电池发动机的实际功率随时间的累积值与需求功率随时间的累积值的比值作为对燃料氢气的品质的判断依据，由于当燃料氢气的纯度不够时，氢燃料电池发动机的实际功率会下降，因此，该判断方法具有实际的可行性。另外，以实际功率随时间的累积值与需求功率随时间的累积值进行判断，相比于仅以某一时刻的瞬时值为判断依据的方式，可以避免引入误差，进而避免误判的发生，因而具有更高的判断精准度。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求，包括：

根据所述比值大于等于预设值，确定所述燃料氢气的品质符合要求；

根据所述比值小于预设值，确定所述燃料氢气的品质不符合要求。

在本实施例中，当所述比值小于预设值，则表示氢燃料电池发动机的实际功率下降显著，由此可确定燃料氢气的品质不符合要求。可以理解的是，预设值可以根据氢燃料电池发动机的型号和工况来设定，其可以根据实际经验或者通过试验进行确定。

在本发明的一些实施例中，在根据所述比值小于预设值，确定所述燃料氢气的品质不符合要求之后，还包括：

发出燃料氢气的品质不符合要求的故障提示信息。

在本实施例中，当确定燃料氢气的品质不符合要求之后，可对用户发出相应的故障提示信息，以提醒用户及时对该故障采取处理措施。

在本发明的一些实施例中，所述计算累积消耗的燃料氢气的质量，包括：

计算燃料氢气的质量流量；

根据所述质量流量与时间的乘积获得累积消耗的燃料氢气的质量。

进一步地，可以根据以下公式计算所述燃料氢气的质量流量

其中，N为电堆单体个数；I为电堆输出电流；M为氢气的焓变；F为法拉第常数。

在本发明的一些实施例中，在所述接收检测指令之前，还包括：

S01：判断燃料氢气是否进行了再填充；

S02：在确认燃料氢气进行了再填充时，发出检测指令。

由于燃料氢气的品质不合格，通常发生在在氢瓶中填充新的燃料氢气之后，而在其它情形下一般不会发生燃料氢气的品质不合格的问题。因此，可以在确认在对氢瓶实施了燃料氢气的再填充的情况下，再发出检测指令。

在本发明的一些实施例中，所述判断燃料氢气是否进行了再填充，包括：

记录停车前氢瓶中的压力P1；

监控当前氢瓶的压力P2，并计算P2与P1差值；

当所述差值大于预设差值，且所述差值大于所述预设差值的时长大于预设时长时，确认燃料氢气进行了再填充。

可以理解的是，当氢气进行再填充后，氢瓶内的压力会升高，不论以下面哪一种方式进行填充，都可以通过氢瓶内的压力变化情况来判断是否进行了再填充。三种常用的填充方式分别是：①填充过程中T15不断电；②断T15之后再进行填充；③填充过程中发生T15断电。下面分别做以说明：

第一种情况，填充过程中T15不断电，这种情况下氢瓶内的压力一直上升，通过P2与P1的差值可以判断出燃料氢气是否进行了再填充。

第二种情况，断T15之后再进行填充，这种情况下在填充完毕后上电时可以获得氢瓶内的压力P2，通过P2与P1的差值可以判断出燃料氢气是否进行了再填充。

第三种情况，填充过程中发生T15断电，假设断电前填充至氢瓶内的压力达到P3，其中P3与P1的差值小于预设差值，之后断电后继续填充，填充完毕后上电时氢瓶内的压力达到P2，这种情况下将P2与P3的差值、P3与P1的差值进行加和可得到P2与P1的差值，而后可以根据P2与P1的差值可以判断出燃料氢气是否进行了再填充。

本发明第二方面的实施例提出了一种燃料氢气的品质的检测装置，该检测装置包括：

接收模块10，用于接收检测指令；

计算模块20，用于计算累积消耗的燃料氢气的质量、计算氢燃料电池发动机的需求功率的累积值和实际功率的累积值、计算所述实际功率随时间的累积值与所述需求功率随时间的累积值的比值；

判断模块30，用于判断累积消耗的燃料氢气的质量是否达到预设消耗值，以及根据所述比值判断燃料氢气的品质是否符合要求。

在本发明的一些实施例中，所述判断模块30还用于判断燃料氢气是否进行了再填充。

在本发明的一些实施例中，所述检测装置还包括发送模块40，用于发出燃料氢气的品质不符合要求的故障提示信息。

本发明第三方面的实施例提出了一种氢燃料电池发动机，其包括上述任一实施例中的燃料氢气的品质的检测装置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。