[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011268434.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112397748B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱益佳;莊琳琳;聶玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 上海捷氫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04111;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04302
• 代理公司: 北京信遠達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 趙興華

1.一種燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池電堆、空氣壓縮機、氫氣循環(huán)泵，所述方法包括：

響應(yīng)啟動指令，按預(yù)設(shè)方式增大所述空氣壓縮機的空壓機轉(zhuǎn)速和所述氫氣循環(huán)泵的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)與所述空壓機轉(zhuǎn)速對應(yīng)的空氣供給參數(shù)以及與所述循環(huán)泵轉(zhuǎn)速對應(yīng)的氫氣供給參數(shù)；

在所述空氣供給參數(shù)和所述氫氣供給參數(shù)均達到預(yù)設(shè)電流加載條件的情況下，監(jiān)測所述燃料電池系統(tǒng)的凈輸出功率；

若所述凈輸出功率不超過預(yù)設(shè)功率閾值，按預(yù)設(shè)電流斜率增大所述燃料電池電堆的輸出電流；

若所述凈輸出功率超過所述預(yù)設(shè)功率閾值，暫停增大所述空壓機轉(zhuǎn)速或暫停增大所述燃料電池電堆的輸出電流，直至所述凈輸出功率低于所述預(yù)設(shè)功率閾值；

若所述輸出電流達到預(yù)設(shè)電流閾值且所述空壓機轉(zhuǎn)速達到預(yù)設(shè)空壓機轉(zhuǎn)速閾值，停止增大所述空氣壓縮機的轉(zhuǎn)速，并控制所述空氣壓縮機以當前轉(zhuǎn)速運行，以及，停止增大所述燃料電池電堆的輸出電流，并控制所述燃料電池電堆輸出當前電流；

基于所述燃料電池電堆的輸出電流累計所述燃料電池電堆的發(fā)熱量，直至所述發(fā)熱量達到預(yù)設(shè)發(fā)熱量閾值，完成冷啟動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，所述按預(yù)設(shè)方式增大所述空氣壓縮機的空壓機轉(zhuǎn)速和所述氫氣循環(huán)泵的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，包括：

按空壓機初始轉(zhuǎn)速控制所述空氣壓縮機轉(zhuǎn)動，其中，所述空壓機初始轉(zhuǎn)速為所述燃料電池電堆建立開路電壓時所對應(yīng)的空壓機轉(zhuǎn)速；

按循環(huán)泵初始轉(zhuǎn)速控制所述氫氣循環(huán)泵轉(zhuǎn)動，其中，所述循環(huán)泵初始轉(zhuǎn)速為所述燃料電池電堆建立開路電壓時所對應(yīng)的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速；

若所述燃料電池電堆建立開路電壓，按第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速斜率增大所述空氣壓縮機的空壓機轉(zhuǎn)速；

根據(jù)氫氣循環(huán)流量要求，增大所述氫氣循環(huán)泵的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，所述基于所述燃料電池電堆的輸出電流累計所述燃料電池電堆的發(fā)熱量，包括：

以按所述預(yù)設(shè)電流斜率增大所述輸出電流時對應(yīng)的時刻為起始時刻，累計所述燃料電池電堆的發(fā)熱量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，還包括：

若所述循環(huán)泵轉(zhuǎn)速達到預(yù)設(shè)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速閾值，停止增大所述氫氣循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，并控制所述氫氣循環(huán)泵以當前轉(zhuǎn)速運行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，在完成冷啟動后，所述方法還包括：

按預(yù)設(shè)低溫運行控制策略控制所述燃料電池系統(tǒng)運行，并監(jiān)測冷卻液溫度；

判斷所述冷卻液溫度是否滿足預(yù)設(shè)退出條件；

若所述冷卻液溫度滿足所述預(yù)設(shè)退出條件，退出所述預(yù)設(shè)低溫運行控制策略。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，所述按預(yù)設(shè)低溫運行控制策略控制所述燃料電池系統(tǒng)運行，包括：

開啟冷卻液小循環(huán)路徑；

控制所述冷卻水泵按預(yù)設(shè)循環(huán)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，以使冷卻液在所述小循環(huán)路徑內(nèi)流動，其中，所述預(yù)設(shè)循環(huán)轉(zhuǎn)速基于滿足冷卻液循環(huán)的最低揚程時對應(yīng)的冷卻水泵轉(zhuǎn)速設(shè)定；

在預(yù)設(shè)電流范圍內(nèi)響應(yīng)整車功率需求，并在預(yù)設(shè)空壓機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)控制所述空氣壓縮機轉(zhuǎn)動。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)啟動控制方法，其特征在于，所述監(jiān)測冷卻液溫度，包括：

獲取所述燃料電池電堆的冷卻液出口的冷卻液溫度，得到第一冷卻液溫度；

獲取所述燃料電池電堆的冷卻液入口的冷卻液溫度，得到第二冷卻液溫度；

所述判斷所述冷卻液溫度是否滿足預(yù)設(shè)退出條件，包括：

若所述第一冷卻液溫度達到第一溫度閾值，且所述第二冷卻液溫度達到第二溫度閾值，判定所述冷卻液溫度滿足預(yù)設(shè)退出條件；

若所述第一冷卻液溫度未達到所述第一溫度閾值，或者，所述第二冷卻液溫度未達到所述第二溫度閾值，判定所述冷卻液溫度未滿足所述預(yù)設(shè)退出條件。