[發明專利]一種運行控制方法、交通設備、計算設備和存儲介質

有效

• 申請號: 202010041459.1
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111284367B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 劉洋成;溫建權;梁保全
• 申請（專利權）人: 深圳市佳華利道新技術開發有限公司
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L58/31
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 周云

本發明公開了一種運行控制方法、交通設備、計算設備和存儲介質。運行控制方法適用于通過合金儲氫系統輸出的氫氣經燃料電池系統產生電能的交通設備，包括：合金儲氫系統獲取合金儲氫系統中合金儲氫裝置的當前溫度和當前氫氣量；合金儲氫系統根據當前溫度和當前氫氣量，確定交通設備當前的工況區域；合金儲氫系統根據當前的工況區域，調整合金儲氫系統和燃料電池系統的工作狀態，使合金儲氫系統的供氫速率能夠滿足燃料電池系統的耗氫速率。其中，交通設備的各工況區域按照所述燃料電池系統的工作功率進行劃分。

技術領域

本發明涉及一種適用于通過合金儲氫系統輸出的氫氣經燃料電池系統產生電能的交通設備的運行方法，尤其涉及所述交通設備在低溫環境下啟動階段的控制方法，以及相應的交通設備、計算設備和存儲介質。

背景技術

使用氫燃料電池的交通設備擺脫了常規交通設備對于化石燃料的依賴，在使用過程中無污染，有利于緩解全球面臨的石油資源枯竭、溫室效應加劇等問題。同時，氫燃料電池的能量轉換過程不受卡諾循環的限制，能量轉換效率高，因而有著光明的發展前景。

氫氣的存儲是氫燃料電池交通設備的研究重點。目前，主流的存儲技術是高壓氣態存儲。相比之下，合金儲氫技術具有更高的能量密度和更低的儲氫壓力，并且更加安全。相同體積下，合金儲氫裝置存儲的氫氣質量則可以增加至高壓儲氫罐的3倍，壓力則可以降低至1/7，而壓力的降低又提升了加氫裝置和儲氫裝置的安全性。同時，與高壓氣態存儲技術相匹配的高壓加氫站建設成本高昂，提升了氫氣終端使用價格，并且，壓縮機技術、高壓閥體等部件被國外企業壟斷。因此，合金儲氫技術被認為是最具發展前景的技術之一。

通過合金儲氫系統輸出的氫氣經燃料電池系統產生電能的交通設備通常是合金儲氫燃料電池汽車，以下以氫燃料電池汽車為例作出說明。

對于以高壓儲氫罐存儲氫氣的氫燃料電池汽車而言，其在低溫環境下運行所面臨的主要問題是：燃料電池自身的低溫啟動問題。解決該問題的思路是向燃料電池提供熱量提升其溫度。具體而言，有以下三類方案：一是，通過提高反應熱來提升燃料電池內部產熱量；二是，通過氫氣與氧化劑在陰極的反應提供熱量；三是，通過外部加熱輔助燃料電池升溫。

將高壓儲氫罐替換為合金儲氫裝置為氫燃料電池汽車低溫下的啟動帶來了新的技術問題。合金儲氫裝置在釋放氫氣時需要吸收熱量，氫氣的釋放速率表現為壓力同時受到合金儲氫裝置當前的溫度和剩余氫氣量的影響。因此，在溫度或剩余氫氣量較低時，可能出現合金儲氫裝置所釋放的氫氣的壓力不足以達到燃料電池啟動閾值條件的情形。此時，即使能夠通過現有技術解決燃料電池自身的低溫啟動問題，也無法完成燃料電池的啟動。

現有技術中存在合金儲氫燃料電池的熱管理系統，可以將燃料電池產生的熱量通過換熱器提供給合金儲氫裝置；也可以通過增加車載加熱器在燃料電池在冷卻液溫度較低時向合金儲氫裝置提供額外的熱量。該現有技術在一定程度上能夠實現氫燃料電池汽車平穩運行階段氫氣量的穩定供給，但是，在外界溫度較低的啟動階段卻時常發生故障，面臨一系列技術問題。

發明內容

雖然現有技術提供了利用燃料電池所產生的熱量和/或加熱器為合金儲氫裝置提供熱量的思路。但是，在合金儲氫裝置的剩余氫氣量和/或溫度較低的情況下，實施該現有技術會面臨新的技術問題：1.燃料電池啟動后，在短時間內突然發生停機；2.停車預熱時，部分情況下，車輛啟動時間會遠超預計的車輛啟動時間，或者燃料電池發生停機；3.車輛完成啟動后，在較長時間內無法滿功率運行。

申請人經過詳細的實驗，鎖定了產生這些技術問題產生的原因，并綜合分析這些原因，針對性的提出了一種分區控制的運行方法。