[發明專利]一種車用燃料電池的單節電池失效控制方法及控制器

有效

• 申請號: 201710930480.5
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN109638320B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳駿;夏增剛;余意;蔡俊
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537;H01M8/04664;H01M8/04746;H01M8/04858
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 魏曉波

本發明提供一種車用燃料電池的單節電池失效控制方法及控制器，通過增加氣體流量、排氫頻率和氫氣循環泵轉速，盡量使得失效電池的電壓能夠及時恢復，如果不能及時恢復，也至少能夠將失效電池的電壓與車用燃料電池的平均電壓之間的壓差控制在第二閾值以下；也即，本方法通過保持燃料電池堆的均一性，既防止失效電池的電壓過低給燃料電池堆壽命帶來的影響，又保持燃料電池堆能夠可靠的繼續運行而不損失整車動力。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種車用燃料電池的單節電池失效控制方法及控制器。

背景技術

燃料電池是一種電化學反應裝置，根據反應原理和反應介質的不同可分為很多不同類型，其中質子交換膜燃料電池因其較高的能量轉換效率和快速的動態響應特性，被認為是終極環保的車載動力，成為普遍應用的車用燃料電池。其具體的工作原理主要是由通入陰極的空氣和通入陽極的氫氣進行電化學反應，進而向外輸出電能。

在具體的應用中，為了提高車用燃料電池的輸出電流和功率，通常將幾十甚至幾百節的燃料電池通過串聯方式組裝在一起，形成一個燃料電池堆；反應氣體氫氣和空氣是通過燃料電池堆的進口通入，均勻分配到所有的單節電池中進行電化學反應。然而，由于燃料電池堆設計、單節電池加工和燃料電池堆組裝過程很可能會引起各個單節電池的流阻不同，從而導致反應氣體在各個單節電池中的分配并不相同。另一方面，燃料電池電化學反應過程中會產生水，液態水在各個單節電池中的累積程度也會由于單節電池流阻、溫度和濕度的不同而有所區別。這樣一來，燃料電池堆在反應過程中就會出現某一片或者某個區域的單節電池由于欠氣或者水淹而出現單節電池電壓過低的情況。

當燃料電池運行過程中出現單節電池電壓過低的情況，如果不及時采取措施就會使得該節電池出現反極，從而使得該節電池的膜電極發生衰減，甚至出現質子交換膜穿孔而產生危險。因此，當前亟需一種燃料電池堆出現單節電池失效的判斷及控制方法，以使失效的單節電池及時恢復電壓，進而提高燃料電池堆運行的可靠性，延長燃料電池堆的使用壽命。

發明內容

本發明提供一種車用燃料電池的單節電池失效控制方法及控制器，以提高燃料電池堆運行的可靠性，延長燃料電池堆的使用壽命。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

一種車用燃料電池的單節電池失效控制方法，應用于車用燃料電池的控制器中；所述車用燃料電池的單節電池失效控制方法包括：

判斷所述車用燃料電池是否發生單節電池失效；

若所述車用燃料電池發生單節電池失效，則按照第一預設規律增加所述車用燃料電池的陰極氣體流量；

連續多次判斷失效電池的電壓與所述車用燃料電池的平均電壓之間的壓差是否低于第一閾值；

若多次判斷的結果均為所述壓差大于等于所述第一閾值，則按照第二預設規律增加所述車用燃料電池的排氫頻率，并按照第三預設規則增加所述車用燃料電池的氫氣循環泵轉速；

判斷所述壓差是否低于所述第一閾值；

若所述壓差仍然大于等于所述第一閾值，則降低所述車用燃料電池的最大功率，使所述壓差低于第二閾值，所述第二閾值大于所述第一閾值。

優選的，所述確判斷所述車用燃料電池是否發生單節電池失效，包括：

判斷所述壓差是否大于所述第二閾值；

若所述壓差大于所述第二閾值，則維持所述車用燃料電池的功率在預設時長內不變；

在預設時長內判斷所述壓差是否再次大于所述第二閾值；

若在預設時長內，所述壓差再次大于所述第二閾值，則判定所述車用燃料電池發生單節電池失效。

優選的，在所述按照第一預設規律增加所述車用燃料電池的陰極氣體流量之前，還包括：