具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

本发明公开了一种燃料电池系统的阴极泄露检测方法及装置，能够实现对燃料电池系统的阴极进行在线的泄漏检测，进而有利于提高燃料电池系统的阴极泄漏检测效率。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种燃料电池系统的阴极泄露检测方法的流程示意图。其中，图1所描述的燃料电池系统的阴极泄露检测方法可以应用于燃料电池系统的控制器中。如图1所示，该燃料电池系统的阴极泄露检测方法可以包括以下操作：

101、当接收到用于启动燃料电池系统的启动指令时，打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀。

在上述步骤101中，燃料电池系统的启动指令可以是由燃料电池汽车的整车控制器发出的，其中整车控制器用于进行该燃料电池汽车的总体控制。当燃料电池系统的控制器接收到由该整车控制器发出的启动指令后，燃料电池系统的控制器将控制该燃料电池系统进行相应的一系列的启动动作。在燃料电池系统的启动过程中，当旁通阀处于打开状态且截止阀和背压阀处于关闭状态时，由燃料电池系统阴极侧中的空压机供应的空气将通过燃料电池系统的旁通回路排出而不再经过燃料电池系统的电堆排出。在燃料电池系统的该旁通回路中，包括有空压机和增湿器。

102、启动空压机。

在上述步骤102中，空压机可以是燃料电池系统中阴极侧的一部分，其能够驱动空气流动，为燃料电池系统供应空气。在燃料电池系统正常运转的状态下，空压机所供应的空气将与阳极侧供应的氢气发生反应从而为燃料电池系统提供能量。

103、当空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，根据空压机出口处和增湿器出口处的压力差值判断燃料电池系统的阴极是否存在泄漏。

在上述步骤103中，空压机的实时工作参数可以包括空压机的转速值和/或流量值。其中，空压机的流量值表征的是空压机当前运转的空气回路中的空气流量，其同时受空压机的转速值和空压机当前运转的空气回路中的阀门的开度影响，故选取流量值为空压机的实时工作参数更能体现空压机当前运转的空气回路的状态。预设的目标工作参数也可以包括空压机的转速值和/或流量值，其可以对应空压机的实时工作参数设置。在空压机启动的过程中，空压机的转速将会被逐渐提升至预设的目标状态，若空压机长时间未能达到目标状态即空压机未能正常启动。当空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，即空压机已正常启动，且空压机工作在目标工作参数的状态下时，旁通回路的气体环境将被维持在稳定状态，此时，通过空压机出口处和增湿器出口处的压力差值能够判断出燃料电池系统的阴极是否存在泄漏。

实施例一所提供的燃料电池系统的阴极泄漏检测方法能够在接收到用于启动燃料电池系统的启动指令时，打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀，此时，由阴极的空压机供应的空气将会通过燃料电池系统的旁通回路排出，而不再通过燃料电池系统的电堆排出，然后启动空压机，当空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，根据空压机出口处和增湿器出口处的压力差值判断燃料电池系统的阴极是否存在泄漏。由此，能够在燃料电池系统启动的过程中实现阴极泄漏情况的检测，从而实现对燃料电池系统的阴极进行在线的泄漏检测，进而有利于提高燃料电池系统的阴极泄漏检测效率。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种燃料电池系统的阴极泄露检测方法的流程示意图。其中，图2所描述的燃料电池系统的阴极泄露检测方法可以应用于燃料电池系统的控制器中。如图2所示，该燃料电池系统的阴极泄露检测方法可以包括以下操作：

201、当接收到用于启动燃料电池系统的启动指令时，打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀。

对于步骤201的具体限定可以参照步骤101的具体限定，在此不再一一赘述。

202、在打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀之后，分别检测旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值。

203、根据旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值判断燃料电池系统是否处于正常状态；若是，执行步骤204；若否，执行步骤210。

在上述步骤202和上述步骤203中，开度值可以是一个表征阀门打开程度的一个值，例如，旁通阀完全关闭，即旁通阀对应的开度值为0，旁通阀打开一半，即旁通阀对应的开度值为0.5，旁通阀完全打开，即旁通阀对应的开度值为1。通过各个阀门各自对应的开度值来判断各个阀门是否正常工作，从而判断燃料电池系统是否处于正常状态。

需要说明的是，上述步骤202和步骤203是可选的。即步骤201之后可以直接执行步骤204，而不执行步骤202和步骤203。

204、启动空压机。

对于步骤204的具体限定可以参照步骤102的具体限定，在此不再一一赘述。

205、判断在启动空压机之后，空压机的实时工作参数在预设时长内是否达到目标工作参数；若是，执行步骤206；若否，执行步骤210。

在上述步骤205中，空压机的实时工作参数可以包括空压机的转速值和/或流量值。目标工作参数也可以包括转速值和/或流量值，其可以对应空压机的实时工作参数设置。由于空压机的启动时间一般在8秒到15秒之间，故预设时长可以取值为20秒。

需要说明的是，在启动空压机之后，当判断出空压机的实时工作参数在预设时长内没有达到目标工作参数时，可以不执行步骤210。可选地，当判断出空压机的实时工作参数在预设时长内没有达到目标工作参数，且在执行步骤210之前，可以再次启动空压机并在再次启动空压机之后，判断空压机的实时工作参数在预设时长内是否达到目标工作参数；若是，执行步骤206；若否，执行步骤210。进一步可选地，当判断出空压机的实时工作参数在预设时长内没有达到目标工作参数，且在执行步骤210之前，可以尝试多次启动空压机，并在每次启动空压机之后都执行一次步骤205，并在每次执行步骤205时，记录尝试启动空压机的次数，当次数达到预设阈值时，才执行步骤210。由于空压机的启动过程受较多的因素影响容易出现启动失败的情况，且空压机启动失败后容易通过重新启动空压机消除故障，故在空压机启动失败后，先尝试多次启动空压机来消除故障，当多次重启空压机后还未能消除故障才控制燃料电池系统进入故障响应模式，这样能够减少燃料电池系统进入故障响应模式的情况，提高燃料电池系统的工作效率。

206、判断空压机出口处和增湿器出口处的压力差值是否处于预先设定的正常压力差值范围内；若是，执行步骤208；若否，执行步骤207。

需要说明的是，在上述步骤206中，当判断出空压机出口处和增湿器出口处的压力差值不处于预先设定的正常压力差值范围内时，可以不执行步骤207，而是执行步骤209。

207、按照预设的时间间隔对空压机出口处和增湿器出口处的压力差值进行预设次数的检测以获得预设个数的压力差值，计算预设个数的压力差值的平均值；判断平均值是否处于正常压力差值范围内；若是，执行步骤208；若否，执行步骤209。

在上述步骤207中，预设的时间间隔可以是1秒/次，2秒/次等，预设次数的检测以获得预设个数的压力差值可以是通过10次检测以获得10个压力差值、20次检测以获得20个压力差值等。通过在判断出压力差值未处于正常压力差值范围内之后，以及确定燃料电池系统的阴极存在泄漏之前，进行多次压力差值的检测并计算多个压力差值的平均值，然后根据平均值来确定燃料电池系统的阴极是否存在泄漏，能够减少压力差值出现偶然的偏差(例如，燃料电池系统的气体环境不稳定造成压力差值有时会出现跳变)而导致的误判，提高该燃料电池系统的阴极泄露检测方法检测的准确率。

208、确定燃料电池系统的阴极不存在泄漏。

209、确定燃料电池系统的阴极存在泄漏。

可选地，在上述步骤209之后，可以执行步骤210。

210、控制燃料电池系统进入故障响应模式。

在上述步骤210中，故障响应模式可以是燃料电池系统预先设置的一种特殊模式，当燃料电池系统进入故障响应模式时，燃料电池系统将停止工作，等待故障排除完成。

在一个可选的实施例中，在上述步骤202中，分别检测旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值，可以包括：

通过检测与旁通阀联动的旁通阀滑动电阻的电阻值来确定旁通阀对应的开度值；旁通阀滑动电阻的电阻值跟随旁通阀的开度变化而变化；

通过检测与截止阀联动的截止阀滑动电阻的电阻值来确定截止阀对应的开度值；截止阀滑动电阻的电阻值跟随截止阀的开度变化而变化；

通过检测与背压阀联动的背压阀滑动电阻的电阻值来确定背压阀对应的开度值；背压阀滑动电阻的电阻值跟随背压阀的开度变化而变化。

在本发明实施例中，滑动电阻和阀门联动的形式可以是将阀门与滑动电阻的滑片进行物理上的绑定来实现的。例如，阀门打开时将带动与其绑定的滑动电阻的滑片滑动从而改变对应的滑动电阻的电阻值，这样就能根据滑动电阻的电阻值确定出阀门的开度值。这种开度值检测的实现方式，硬件结构较为简单，成本相对较低。

在一个可选的实施例中，在上述步骤203中，根据旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值判断燃料电池系统是否处于正常状态，可以包括：

判断旁通阀对应的开度值是否大于第一开度阈值；当旁通阀对应的开度值大于第一开度阈值时，确定旁通阀处于正常状态；当旁通阀对应的开度值不大于第一开度阈值时，确定旁通阀处于异常状态；

判断截止阀对应的开度值是否小于第二开度阈值；当截止阀对应的开度值小于第二开度阈值时，确定截止阀处于正常状态；当截止阀对应的开度值不小于第二开度阈值时，确定截止阀处于异常状态；

判断背压阀对应的开度值是否小于第三开度阈值；当背压阀对应的开度值小于第三开度阈值时，确定背压阀处于正常状态；当背压阀对应的开度值不小于第三开度阈值时，确定背压阀处于异常状态；

当旁通阀、截止阀和背压阀都处于正常状态时，确定燃料电池系统处于正常状态；

当旁通阀、截止阀和背压阀中的任意一个处于异常状态时，确定燃料电池系统未处于正常状态。

在本发明实施例中，由于阀门的开度大于一定程度即可以认为该阀门是打开状态，阀门的开度小于一定程度即可以认为该阀门是关闭状态。故第一开度阈值可以取值在0.95至1之间，第二开度阈值和第三开度阈值可以取值在0至0.05之间，这样就能够对应地判断出旁通阀是否打开，截止阀和背压阀是否关闭。

在一个可选的实施例中，在上述步骤210之后，该燃料电池系统的阴极泄露检测方法还可以包括：

根据燃料电池系统的故障情况执行对应的故障处理；其中，燃料电池系统的故障情况包括阴极异常、空压机异常和阀门异常中的至少一种；与阴极异常的故障情况对应的故障处理为发出燃料电池系统的阴极存在泄漏的警告提示；与空压机异常的故障情况对应的故障处理为在预设的时长后启动空压机并控制燃料电池系统退出故障响应模式；与阀门异常的故障情况对应的故障处理为发出阀门控制指令并控制燃料电池系统退出故障响应模式，阀门控制指令用于打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀。

本发明实施例中，可以通过燃料电池系统进入故障响应模式的方式确定燃料电池系统的故障情况。如果是在判断出燃料电池系统的阴极存在泄漏之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为阴极异常，如果是在通过阀门的开度值判断出燃料电池系统未处于正常状态之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为阀门异常，如果是在启动空压机之后，空压机的实时工作参数在预设时长内未达到目标工作参数之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为空压机异常。由于空压机异常或阀门异常的故障有可能通过重新启动空压机或重新控制阀门动作来消除故障，所以根据燃料电池系统的故障情况执行对应的故障处理，在阴极异常时发出警告提示，在空压机异常或阀门异常时，尝试通过重新启动空压机或重新控制阀门动作来消除故障，这样便能够在保证燃料电池系统安全的提前下，减少燃料电池系统进入故障响应模式的时间，提高燃料电池系统的效率。

在一个可选的实施例中，在上述步骤210之后，该燃料电池系统的阴极泄露检测方法还可以包括：

根据燃料电池系统的故障情况生成燃料电池系统的故障记录；故障记录包括故障情况、与故障情况对应的故障时间和与故障情况对应的驾驶员唯一标识中的至少一种。

本发明实施例中，也可以通过燃料电池系统进入故障响应模式的方式确定燃料电池系统的故障情况。如果是在判断出燃料电池系统的阴极存在泄漏之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为阴极异常，如果是在通过阀门的开度值判断出燃料电池系统未处于正常状态之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为阀门异常，如果是在启动空压机之后，空压机的实时工作参数在预设时长内未达到目标工作参数之后，进入的故障响应模式，即可以确定故障情况为空压机异常。与故障情况对应的故障时间可以通过获取系统进入故障响应模式时的系统时间来确定。与故障情况对应的驾驶员唯一标识可以通过随车的摄像头或身份证读取器或IC卡读取器等硬件设备来获取。通过根据燃料电池系统的故障情况生成燃料电池系统的故障记录，能够为维修人员提供燃料电池系统的运转情况的记录，便于维修人员对车辆进行检修。另外，当故障记录包括驾驶员唯一标识时，还可以通过对不同驾驶员的故障记录进行分析以判断驾驶员是否存在有不良的驾驶习惯，从而用于辅助矫正驾驶员不良的驾驶行为。

实施例三

请参阅图3，图3为本发明实施例公开的一种燃料电池系统的阴极泄露检测装置的结构示意图。其中，图3所描述的装置可以应用于燃料电池系统的控制器中。如图3所示，该燃料电池系统的阴极泄露检测装置可以包括：

开关模块301，用于在接收到用于启动燃料电池系统的启动指令时，打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀。

进一步的，在开关模块301打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀之后，可以触发启动模块302启动。

启动模块302，用于启动空压机。

进一步的，在启动模块302启动空压机之后，可以触发第一判断模块303启动。

第一判断模块303，用于在空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，根据空压机出口处和增湿器出口处的压力差值判断燃料电池系统的阴极是否存在泄漏。

在一个可选的实施例中，如图4所示，第一判断模块303可以包括：

第一判断单元3031，用于在空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，判断空压机出口处和增湿器出口处的压力差值是否处于预先设定的正常压力差值范围内。

第一确定单元3032，用于在第一判断单元3031判断出压力差值处于正常压力差值范围内时，确定燃料电池系统的阴极不存在泄漏。

第二确定单元3033，用于在第一判断单元3031判断出压力差值未处于正常压力差值范围内时，确定燃料电池系统的阴极存在泄漏。

在一个可选的实施例中，如图4所示，第一判断模块303还可以包括：

计算单元3034，用于在第一判断单元3031判断出压力差值未处于正常压力差值范围内之后，以及第二确定单元3033确定燃料电池系统的阴极存在泄漏之前，按照预设的时间间隔对空压机出口处和增湿器出口处的压力差值进行预设次数的检测以获得预设个数的压力差值，计算预设个数的压力差值的平均值。

第一判断单元3031，还用于判断平均值是否处于正常压力差值范围内。

第二确定模块3033，具体用于当第一判断单元3031判断出压力差值未处于正常压力差值范围内以及判断出平均值未处于正常压力差值范围内时，确定燃料电池系统的阴极存在泄漏。

第一确定单元3032，还用于当第一判断单元3031判断出压力差值未处于正常压力差值范围内以及判断出平均值未处于正常压力差值范围内时，确定燃料电池系统的阴极不存在泄漏。

在一个可选的实施例中，如图4所示，该装置还可以包括：

第一控制模块304，用于在第一判断模块303判断出燃料电池系统的阴极存在泄漏之后，控制燃料电池系统进入故障响应模式；和/或，

检测模块305，用于在开关模块301打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀之后，分别检测旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值；

第二判断模块306，用于根据旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值判断燃料电池系统是否处于正常状态；

启动模块302，具体用于当第二判断模块306判断出燃料电池系统处于正常状态时，启动空压机；

第二控制模块307，用于当第二判断模块306判断出燃料电池系统未处于正常状态时，控制燃料电池系统进入故障响应模式；和/或，

第三控制模块308，用于在启动模块302启动空压机之后，当实时工作参数在预设时长内未达到目标工作参数时，控制燃料电池系统进入故障响应模式；

其中，实时工作参数包括实时转速值和/或实时流量值。

在一个可选的实施例中，检测模块305分别检测旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值的具体方式可以为：

通过检测与旁通阀联动的旁通阀滑动电阻的电阻值来确定旁通阀对应的开度值；旁通阀滑动电阻的电阻值跟随旁通阀的开度变化而变化；通过检测与截止阀联动的截止阀滑动电阻的电阻值来确定截止阀对应的开度值；截止阀滑动电阻的电阻值跟随截止阀的开度变化而变化；通过检测与背压阀联动的背压阀滑动电阻的电阻值来确定背压阀对应的开度值；背压阀滑动电阻的电阻值跟随背压阀的开度变化而变化。

在一个可选的实施例中，第二判断模块306根据旁通阀、截止阀和背压阀各自对应的开度值判断燃料电池系统是否处于正常状态的具体方式可以为：

判断旁通阀对应的开度值是否大于第一开度阈值；当旁通阀对应的开度值大于第一开度阈值时，确定旁通阀处于正常状态；当旁通阀对应的开度值不大于第一开度阈值时，确定旁通阀处于异常状态；

判断截止阀对应的开度值是否小于第二开度阈值；当截止阀对应的开度值小于第二开度阈值时，确定截止阀处于正常状态；当截止阀对应的开度值不小于第二开度阈值时，确定截止阀处于异常状态；

判断背压阀对应的开度值是否小于第三开度阈值；当背压阀对应的开度值小于第三开度阈值时，确定背压阀处于正常状态；当背压阀对应的开度值不小于第三开度阈值时，确定背压阀处于异常状态；

当旁通阀、截止阀和背压阀都处于正常状态时，确定燃料电池系统处于正常状态；

当旁通阀、截止阀和背压阀中的任意一个处于异常状态时，确定燃料电池系统未处于正常状态。

在一个可选的实施例中，该燃料电池系统的阴极泄露检测装置还可以包括：

执行模块(未在图中示出)，用于根据燃料电池系统的故障情况执行对应的故障处理；其中，燃料电池系统的故障情况包括阴极异常、空压机异常和阀门异常中的至少一种；与阴极异常的故障情况对应的故障处理为发出燃料电池系统的阴极存在泄漏的警告提示；与空压机异常的故障情况对应的故障处理为在预设的时长后启动空压机并控制燃料电池系统退出故障响应模式；与阀门异常的故障情况对应的故障处理为发出阀门控制指令并控制燃料电池系统退出故障响应模式，阀门控制指令用于打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀。

在一个可选的实施例中，该燃料电池系统的阴极泄露检测装置还可以包括：

生成模块(未在图中示出)，用于根据燃料电池系统的故障情况生成燃料电池系统的故障记录；故障记录包括故障情况、与故障情况对应的故障时间和与故障情况对应的驾驶员唯一标识中的至少一种。实施例三所提供的燃料电池系统的阴极泄漏检测装置的具体限定可以参照实施例一和实施例二所提供的燃料电池系统的阴极泄漏检测方法的具体限定，在此不再一一赘述。

实施例三所提供的燃料电池系统的阴极泄漏检测装置能够在接收到用于启动燃料电池系统的启动指令时，打开旁通阀，并关闭截止阀和背压阀，此时，由阴极的空压机供应的空气将会通过燃料电池系统的旁通回路排出，而不再通过燃料电池系统的电堆排出，然后启动空压机，当空压机的实时工作参数在预设时长内达到预设的目标工作参数时，根据空压机出口处和增湿器出口处的压力差值判断燃料电池系统的阴极是否存在泄漏。由此，能够在燃料电池系统启动的过程中实现阴极泄漏情况的检测，从而实现对燃料电池系统的阴极进行在线的泄漏检测，进而有利于提高燃料电池系统的阴极泄漏检测效率。

实施例四

请参阅图5，图5是本发明实施例公开的又一种燃料电池系统的阴极泄露检测装置的结构示意图。其中，图5所描述的装置可以应用于燃料电池汽车中。如图5所示，该装置可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器501；

与存储器501耦合的处理器502；

处理器502调用存储器501中存储的可执行程序代码，用于执行实施例一或实施例二中所描述的燃料电池系统的阴极泄露检测方法。

实施例五

本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行实施例一或实施例二中所描述的燃料电池系统的阴极泄露检测方法。

实施例六

本发明实施例公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行实施例一或实施例二中所描述的燃料电池系统的阴极泄露检测方法。

以上所描述的的实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

最后应说明的是：本发明实施例公开的一种燃料电池系统的阴极泄露检测方法所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。