[發(fā)明專利]一種車用燃料電池的單節(jié)電池失效控制方法及控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710930480.5
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN109638320B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳駿;夏增剛;余意;蔡俊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海汽車集團(tuán)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(yuǎn)達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 魏曉波

本發(fā)明提供一種車用燃料電池的單節(jié)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(huán)泵轉(zhuǎn)速，盡量使得失效電池的電壓能夠及時恢復(fù)，如果不能及時恢復(fù)，也至少能夠?qū)⑹щ姵氐碾妷号c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(xù)運行而不損失整車動力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車用燃料電池的單節(jié)電池失效控制方法及控制器。

背景技術(shù)

燃料電池是一種電化學(xué)反應(yīng)裝置，根據(jù)反應(yīng)原理和反應(yīng)介質(zhì)的不同可分為很多不同類型，其中質(zhì)子交換膜燃料電池因其較高的能量轉(zhuǎn)換效率和快速的動態(tài)響應(yīng)特性，被認(rèn)為是終極環(huán)保的車載動力，成為普遍應(yīng)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(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而向外輸出電能。

在具體的應(yīng)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(jié)的燃料電池通過串聯(lián)方式組裝在一起，形成一個燃料電池堆；反應(yīng)氣體氫氣和空氣是通過燃料電池堆的進(jìn)口通入，均勻分配到所有的單節(jié)電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。然而，由于燃料電池堆設(shè)計、單節(jié)電池加工和燃料電池堆組裝過程很可能會引起各個單節(jié)電池的流阻不同，從而導(dǎo)致反應(yīng)氣體在各個單節(jié)電池中的分配并不相同。另一方面，燃料電池電化學(xué)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生水，液態(tài)水在各個單節(jié)電池中的累積程度也會由于單節(jié)電池流阻、溫度和濕度的不同而有所區(qū)別。這樣一來，燃料電池堆在反應(yīng)過程中就會出現(xiàn)某一片或者某個區(qū)域的單節(jié)電池由于欠氣或者水淹而出現(xiàn)單節(jié)電池電壓過低的情況。

當(dāng)燃料電池運行過程中出現(xiàn)單節(jié)電池電壓過低的情況，如果不及時采取措施就會使得該節(jié)電池出現(xiàn)反極，從而使得該節(jié)電池的膜電極發(fā)生衰減，甚至出現(xiàn)質(zhì)子交換膜穿孔而產(chǎn)生危險。因此，當(dāng)前亟需一種燃料電池堆出現(xiàn)單節(jié)電池失效的判斷及控制方法，以使失效的單節(jié)電池及時恢復(fù)電壓，進(jìn)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種車用燃料電池的單節(jié)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(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：

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

判斷所述車用燃料電池是否發(fā)生單節(jié)電池失效；

若所述車用燃料電池發(fā)生單節(jié)電池失效，則按照第一預(yù)設(shè)規(guī)律增加所述車用燃料電池的陰極氣體流量；

連續(xù)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(jié)果均為所述壓差大于等于所述第一閾值，則按照第二預(yù)設(shè)規(guī)律增加所述車用燃料電池的排氫頻率，并按照第三預(yù)設(shè)規(guī)則增加所述車用燃料電池的氫氣循環(huán)泵轉(zhuǎn)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(yōu)選的，所述確判斷所述車用燃料電池是否發(fā)生單節(jié)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(yù)設(shè)時長內(nèi)不變；

在預(yù)設(shè)時長內(nèi)判斷所述壓差是否再次大于所述第二閾值；

若在預(yù)設(shè)時長內(nèi)，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(fā)生單節(jié)電池失效。

優(yōu)選的，在所述按照第一預(yù)設(shè)規(guī)律增加所述車用燃料電池的陰極氣體流量之前，還包括：