[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810241171.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN110299547B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋宇琨;鐘華壽;陳駿;陳沛;余意;高婧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089;H01M8/04746
• 代理公司: 北京信遠(yuǎn)達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 魏曉波

本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法及裝置，該方法應(yīng)用于車輛控制器，包括：若檢測(cè)到車輛運(yùn)行于高原環(huán)境中，獲取當(dāng)前環(huán)境壓力；根據(jù)預(yù)先基于預(yù)設(shè)電堆陰極標(biāo)準(zhǔn)操作條件生成的高原環(huán)境運(yùn)行策略，確定當(dāng)前環(huán)境壓力所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電堆陰極空氣壓力范圍、目標(biāo)電堆陽極氫氣壓力范圍、目標(biāo)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍以及目標(biāo)系統(tǒng)輸出功率范圍；按照目標(biāo)電堆陰極空氣壓力范圍、目標(biāo)電堆陽極氫氣壓力范圍、目標(biāo)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍以及目標(biāo)系統(tǒng)輸出功率范圍控制燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。基于本發(fā)明公開的方法，可以確定燃料電池系統(tǒng)在高原環(huán)境中空氣路和氫氣路的操作條件以保證最佳的輸出能力，同時(shí)能確保電堆及空壓機(jī)的使用安全穩(wěn)定性，具有快速、離線、可靠和高效等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著化石能源的不斷消耗和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，燃料電池系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

現(xiàn)階段，燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行主要受電堆和空壓機(jī)性能的影響。而在車況運(yùn)行于高原環(huán)境中時(shí)，相較于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，高原大氣在含氧量和壓力方面均大幅下降。高原大氣含氧量下降會(huì)使電堆輸出電壓下降，此外，為了緩解高原大氣壓力大幅下降的影響，車載燃料電池系統(tǒng)對(duì)空壓機(jī)壓比的需求顯著提升，這就很容易導(dǎo)致空壓機(jī)工況點(diǎn)超出安全工作區(qū)間。

因此，如何解決燃料電池系統(tǒng)在高原環(huán)境中性能下降的問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法及裝置，以解決解決燃料電池系統(tǒng)在高原環(huán)境中性能下降的問題。技術(shù)方案如下：

一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，應(yīng)用于車輛控制器，包括：

若檢測(cè)到車輛運(yùn)行于高原環(huán)境中，獲取當(dāng)前環(huán)境壓力；

根據(jù)預(yù)先基于預(yù)設(shè)電堆陰極標(biāo)準(zhǔn)操作條件生成的高原環(huán)境運(yùn)行策略，確定所述當(dāng)前環(huán)境壓力所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電堆陰極空氣壓力范圍、目標(biāo)電堆陽極氫氣壓力范圍、目標(biāo)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍以及目標(biāo)系統(tǒng)輸出功率范圍；

按照所述目標(biāo)電堆陰極空氣壓力范圍、所述目標(biāo)電堆陽極氫氣壓力范圍、所述目標(biāo)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍以及所述目標(biāo)系統(tǒng)輸出功率范圍控制所述燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行。

優(yōu)選的，預(yù)先基于預(yù)設(shè)電堆陰極標(biāo)準(zhǔn)操作條件生成高原環(huán)境運(yùn)行策略的過程，包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)電堆陰極標(biāo)準(zhǔn)操作條件，確定所述燃料電池系統(tǒng)在標(biāo)定環(huán)境壓力中預(yù)設(shè)電流密度下的目標(biāo)電堆空氣計(jì)量比；

依據(jù)所述預(yù)設(shè)電流密度和所述目標(biāo)電堆空氣計(jì)量比，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的空氣需求流量；

基于所述空氣需求流量、預(yù)設(shè)空氣路流阻壓損量以及預(yù)設(shè)空氣路調(diào)壓閥流阻特性曲線，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的電堆陰極空氣壓力范圍；

根據(jù)所述電堆陰極空氣壓力范圍和預(yù)設(shè)陽極壓力偏置量，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的電堆陽極氫氣壓力范圍；

根據(jù)所述電堆陰極空氣壓力范圍和所述空氣需求流量，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)在所述標(biāo)定環(huán)境壓力下的空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍；

根據(jù)所述空壓機(jī)轉(zhuǎn)速范圍、所述電堆陰極空氣壓力范圍、所述預(yù)設(shè)電流密度和用于表征電堆空氣入堆壓力以及電堆電壓之間關(guān)系的電堆特性曲線，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)輸出功率范圍。

優(yōu)選的，所述基于所述空氣需求流量、預(yù)設(shè)空氣路流阻壓損量以及預(yù)設(shè)空氣路調(diào)壓閥流阻特性曲線，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的電堆陰極空氣壓力范圍，包括：

基于所述空氣需求流量和空壓機(jī)的預(yù)設(shè)工作特性曲線，確定所述空壓機(jī)的最大壓比，所述預(yù)設(shè)工作特性曲線用于表征空氣流量與壓比之間的關(guān)系；

根據(jù)所述空壓機(jī)的最大壓比和預(yù)設(shè)空氣路流阻壓損量，計(jì)算所述燃料電池系統(tǒng)的電堆陰極最大空氣壓力；