一種大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法、系統、燃料電池巡檢裝置及可讀存儲介質與流程

本發明屬于氫燃料電池動力船舶，具體涉及一種大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法、系統、燃料電池巡檢裝置及可讀存儲介質。

背景技術：

1、現有技術中，質子交換膜燃料電池(pemfc)是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，隨著氫燃料動力船舶進入運行周期，其大規模商用化也即將到來。

2、船用燃料電池發電模塊的高功率、高可靠性等要求越來越明確，這也意味著電堆膜電極數量越來越多，所需電壓巡檢通道也越來越多。

3、為了滿足對大功率船用氫燃料電池的巡檢要求，對大功率船用氫燃料電池的有效監測及檢測，使用戶及時了解大功率船用氫燃料電池的狀態。目前普遍采用多片檢方式，即對大功率船用氫燃料電池中多片同時檢測的方式，這種檢測方式誤差較大，無法實現了解大功率船用氫燃料電池具體的參數信息，無法對大功率船用氫燃料電池的輸出功率進行有效的調節，進而會造成大功率船用氫燃料電池的輸出功能難以保證船舶運行的動力需求，影響船舶對大功率船用氫燃料電池的效能使用。

技術實現思路

1、本發明提供一種大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法，方法可以對大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓進行有效檢測，使用戶了解大功率船用氫燃料電池電堆的狀態。

2、方法包括：

3、s101：采集大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓；

4、s102：基于多片檢測和單片檢測方式，對大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓進行處理，并進行誤差補償；

5、s103：計算大功率船用氫燃料電池電堆的工況參數，以滿足氫燃料電池船舶運行的動力需求。

6、進一步需要說明的是，所述步驟s102還包括：

7、s1021：定義一個1*n階矩陣空間，用于表征船用氫燃料電池發電模塊的單電壓數據集u，其中，單電壓數據集u為[u1?u2…un]t；

8、其中，n為船用氫燃料電池發電模塊中包含的大功率船用氫燃料電池電堆數量，u1～un分別表征船用氫燃料電池發電模塊第1～n個大功率電堆單電壓數據集；

9、s1022：定義一個m*1階矩陣空間，用于表征船用氫燃料電池發電模塊中單個大功率電堆的單電壓數據集v，單電壓數據集v為[v1?v2…vm]；

10、其中，m為單臺大功率電堆的節數,v1～vm分別表征大功率電堆第1～m節單電壓；

11、s1023：定義一個i*1階矩陣空間，用于表征單臺巡檢裝置測量的電堆單電壓數據集e，電堆單電壓數據集e為[e1?e2…ei]；

12、i＝max{ia，ib……id}

13、其中，ia～id分別為不同巡檢裝置的檢測通道數，i為單臺巡檢裝置檢測通道數的最大值，e1～ei分別表征單臺巡檢裝置第1～i測量通道采集的單電壓數據；

14、s1024：基于巡檢裝置序列，將數據集描述為如下矩陣空間：

15、

16、其中，d為船用氫燃料電池發電模塊上安裝的巡檢數量，edi表征巡檢裝置d、i通道測量的電堆單電壓數據；

17、s1025：將矩陣空間表述為n*m階矩陣，其中，n為電堆數量，m為電堆節數，得到如下矩陣空間u'；

18、

19、s1026：對電堆首節單電壓數據進行誤差分析和補償計算；

20、s1027：基于電堆序列進行分析，將數據集描述為如下矩陣空間，

21、

22、其中，vnm表征電堆n第m節單電壓數據。

23、進一步需要說明的是，基于s102得到如下方程組：

24、x＝m-(a-1)*i

25、y＝2m-(b-1)*i

26、z＝(d-c+1)*i-m

27、x為巡檢檢測算法中需補償電壓的電堆節數1；y為巡檢檢測算法中需補償電壓的電堆節數2；z為巡檢檢測算法中需補償電壓的電堆節數3；a為巡檢檢測算法中需補償電壓的巡檢序號1；b為巡檢檢測算法中需補償電壓的巡檢序號2；c為巡檢檢測算法中需補償電壓的巡檢序號3；d為船用氫燃料電池發電模塊上安裝的巡檢數量；m為單臺大功率電堆的節數；i為i為單臺巡檢裝置檢測通道數的最大值。

28、進一步需要說明的是，步驟s1026還包括：

29、步驟6.1：將步驟s1025中的矩陣乘以矩陣[1?0?…0]t，得到各電堆首節單電壓，形成單電壓分析數據集uk，單電壓分析數據集uk為[e11、ea(x+1)、......ec(z+1)]t；

30、步驟6.2：對分析數據集uk和單電壓修正矩陣δuk進行邏輯運算，得到修正后的電堆首節單電壓矩陣空間uk’，電堆首節單電壓矩陣空間uk’為uk'＝uk+δuk。

31、進一步需要說明的是，所述步驟s103中，計算大功率船用氫燃料電池電堆工況參數的方式包括：

32、s1031：獲取大功率船用氫燃料電池電堆的額定電流isett；

33、步驟2：測量大功率船用氫燃料電池電堆功率變換器的輸入端電流值iact；

34、步驟3：計算大功率電堆工作電流ical；

35、ical＝k1*iset+k2*iact

36、其中，k1表征能量管理策略修正系數，k2表征直流變換器修正系數。

37、本發明還提供一種大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測系統，系統包括：船用氫燃料電池發電模塊、分布式巡檢模塊、船用燃料電池控制器以及氫燃料電池動力船舶能量管理模塊；

38、船用氫燃料電池發電模塊包括n個大功率船用氫燃料電池電堆；

39、分布式巡檢模塊用于采集大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓；

40、船用燃料電池控制器基于多片檢測和單片檢測方式，對大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓進行處理，并進行誤差補償；

41、氫燃料電池動力船舶能量管理模塊用于計算大功率船用氫燃料電池電堆的工況參數，以滿足氫燃料電池船舶運行的動力需求。

42、進一步需要說明的是，分布式巡檢模塊包括多臺燃料電池巡檢裝置，燃料電池巡檢裝置與船用氫燃料電池發電模塊中n個大功率船用氫燃料電池電堆的連接方式包括：

43、一臺燃料電池巡檢裝置對應連接一個大功率船用氫燃料電池電堆，并檢測其單片電壓；

44、或一臺燃料電池巡檢裝置同時連接多個大功率船用氫燃料電池電堆，并分別檢測每個大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓；

45、或，多臺燃料電池巡檢裝置同時連接一個大功率船用氫燃料電池電堆，并檢測其單片電壓，將檢測的多個單片電壓取均值，作為所述大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓，或取中值作為所述大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓。

46、本發明還提供一種燃料電池巡檢裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法的步驟。

47、本發明還提供一種可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現所述大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法的步驟。

48、從以上技術方案可以看出，本發明具有以下優點：

49、本發明提供的大功率船用氫燃料電池電堆電壓分布式檢測方法可以有效的對大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓進行檢測，分析大功率船用氫燃料電池電堆的單片電壓的變化趨勢，進行誤差補償；計算大功率船用氫燃料電池電堆的工況參數，使大功率船用氫燃料電池的輸出滿足船舶運行的動力需求，提高大功率船用氫燃料電池效能，及時檢測大功率船用氫燃料電池的狀態參數，從而實現大功率船用氫燃料電池運行全過程監督、管理和控制的及時性和科學性。