[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)的低溫環(huán)境啟動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911047183.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN110828852B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許貴林;陳真
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞氫宇新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04007
• 分類號(hào): H01M8/04007;H01M8/04223;H01M8/04302;H01M8/0432;H01M8/04537;H01M8/04858
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 張明

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種燃料電池系統(tǒng)的低溫環(huán)境啟動(dòng)控制方法，設(shè)定低溫的臨界環(huán)境溫度T0，分別在環(huán)境溫度T大于T0和小于T0時(shí)，設(shè)定不同的初始加熱功率和不同的功率變化量，從而利用燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量逐漸給燃料電池系統(tǒng)升溫，實(shí)現(xiàn)在不額外增加零部件的前提下，利用燃料電池系統(tǒng)自身的部件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自加熱，加熱過程通過對(duì)電堆單片電壓的實(shí)時(shí)判斷，進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整，達(dá)到保護(hù)燃料電池電堆的同時(shí)，系統(tǒng)升溫，能夠正常啟動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種燃料電池系統(tǒng)的低溫環(huán)境啟動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)

燃料電池系統(tǒng)是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，一般燃料電池系統(tǒng)在工作時(shí)以氫氣為燃料，內(nèi)部產(chǎn)生大量的水，包括反應(yīng)生成的水、反應(yīng)過程加濕用水等，燃料電池系統(tǒng)在低溫環(huán)境下由于電池內(nèi)部液態(tài)水結(jié)冰，可能使得啟動(dòng)困難。為保證成功啟動(dòng)，電堆需要預(yù)熱升溫，希望啟動(dòng)過程消耗最少的能量、最短的時(shí)間，同時(shí)對(duì)電堆材料部件及結(jié)構(gòu)沒有損傷。

專利CN 105390715 B公開了一種低溫冷啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)及利用方法，該發(fā)明專利通過在燃料電池系統(tǒng)中設(shè)置低溫冷起動(dòng)加熱裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)低溫環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)的加熱，雖然該發(fā)明專利能夠?qū)崿F(xiàn)有效加熱，但在某些特定系統(tǒng)中，空間有限，對(duì)燃料電池系統(tǒng)體積有本質(zhì)要求，無(wú)法做到安裝加熱模塊，故實(shí)現(xiàn)不通過外部零部件加熱的加熱控制方式就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題提供一種燃料電池系統(tǒng)的低溫環(huán)境啟動(dòng)控制方法，通過在不額外增加零部件的前提下，利用燃料電池系統(tǒng)自身的部件，控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自加熱，解決了空間大小對(duì)燃料電池系統(tǒng)的低溫加熱的條件限制問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種燃料電池系統(tǒng)的低溫環(huán)境啟動(dòng)控制方法，包括以下步驟：

A.檢測(cè)環(huán)境溫度T，設(shè)定臨界溫度T0；

B.當(dāng)環(huán)境溫度T≥T0時(shí)，燃料電池系統(tǒng)以功率A1開始輸出，對(duì)電堆加熱，直至電堆的加熱功率達(dá)到額定功率P；

C.當(dāng)環(huán)境溫度0≤T＜T0時(shí)，燃料電池系統(tǒng)從功率A2開始輸出，對(duì)電堆加熱，直至電堆的加熱功率達(dá)到額定功率P；

D.設(shè)定報(bào)警電壓E，實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)整燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的電堆的單片電壓，使電堆的單片電壓高于報(bào)警電壓E。

優(yōu)選的，步驟B中，電堆的加熱功率由A1開始，以每分鐘的功率變化量B1持續(xù)增加，直至電堆的加熱功率達(dá)到額定功率P；步驟C中，電堆的加熱功率由A2開始，以每分鐘的功率變化量B2持續(xù)增加，直至電堆的加熱功率達(dá)到額定功率P；功率變化量B1和功率變化量B2不相等。

優(yōu)選的，步驟B中，電堆的加熱功率由A1開始增加，燃料電池系統(tǒng)的輸出電流從a開始輸出，以恒定的變化率逐級(jí)加載以使燃料電池系統(tǒng)的溫度以恒定速率上升，當(dāng)輸出電流恒定在額定值時(shí)，燃料電池系統(tǒng)的電堆達(dá)到額定功率P；步驟C中，電堆的加熱功率由A2開始增加，燃料電池系統(tǒng)的輸出電流從b開始輸出，以恒定的變化率逐級(jí)加載，當(dāng)輸出電流恒定在額定值時(shí)，燃料電池系統(tǒng)的電堆達(dá)到額定功率P。

優(yōu)選的，步驟B中，電堆加熱過程中的單片電壓若大于報(bào)警電壓E，則電堆維持B1的變化量繼續(xù)進(jìn)行功率加載，若電堆單片電壓小于報(bào)警電壓E，則改變變化量B1，即改變電堆的加熱功率的變化斜率，使得電堆的單片電壓大于報(bào)警電壓E；步驟C中，電堆加熱過程中的單片電壓若大于報(bào)警電壓E，則電堆維持B2的變化量繼續(xù)進(jìn)行功率加載，若電堆單片電壓小于報(bào)警電壓E，則改變變化量B2，即改變電堆的加熱功率的變化斜率，使得電堆的單片電壓大于報(bào)警電壓E。

優(yōu)選的，設(shè)定功率比較值K，電堆的最高平均單片電壓為F，則在燃料電池系統(tǒng)升溫過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控電堆的平均單片電壓，若電堆的平均單片電壓大于最高平均單片電壓F，并且加熱的輸出功率小于功率比較值K，該狀態(tài)持續(xù)G時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)電池的剩余電量小于電池總?cè)萘康?0％，則燃料電池系統(tǒng)報(bào)警。