[發明專利]一種燃料電池系統啟動控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202011268434.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112397748B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 朱益佳;莊琳琳;聶玉潔
• 申請（專利權）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: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 趙興華

本發明提供的燃料電池系統啟動控制方法及裝置，應用于燃料電池技術領域，所述方法響應啟動指令，調節燃料電池電堆的空氣供給參數、氫氣供給參數及冷卻液供給參數，在各供給參數均達到預設電流加載條件的情況下，控制器按預設電流斜率增大燃料電池電堆的輸出電流，并在燃料電池電堆的輸出電流達到預設電流閾值且空壓機轉速達到預設空壓機轉速閾值后維持系統的當前狀態，然后基于燃料電池電堆的輸出電流累計發熱量，直至燃料電池電堆的發熱量達到預設發熱量閾值，完成冷啟動。本控制方法可以在取消加熱裝置的前提下快速完成低溫冷啟動，有助于優化車輛用戶體驗、降低燃料電池系統的整體成本。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池系統啟動控制方法及裝置。

背景技術

燃料電池系統在極端低溫環境下，比如-30℃，充分冷浸后，燃料電池電堆和冷卻液都將處于0℃以下，如果此種情況下按照預設電流值啟動燃料電池系統，由于燃料電池電堆和冷卻液的熱容較大、升溫慢，反應過程生成的大量的水會在低溫下凍結，進而堵塞反應氣體傳輸通道，最終導致燃料電池系統啟動失敗。

為解決這一問題，現有的燃料電池系統大都額外設置有加熱裝置，如PTC加熱器，在啟動燃料電池系統前，首先開啟加熱裝置為燃料電池系統加熱，使燃料電池系統逐漸升溫，直至脫離低溫狀態后進行啟動，以達到提高燃料電池系統冷啟動成功率的目的。

然而，現有技術通過增加額外加熱裝置，以輔助燃料電池系統完成冷啟動的方式，勢必會增加燃料電池系統的整體成本，不利于燃料電池系統的成本控制，且現有額外加熱裝置的加熱功率較小、時長較長，用戶體驗差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種燃料電池系統啟動控制方法及裝置，以在取消加熱裝置的前提下完成冷啟動，有助于降低燃料電池系統的整體成本、縮短啟動時長，改善用戶體驗，具體方案如下：

第一方面，本發明提供一種燃料電池系統啟動控制方法，所述燃料電池系統包括燃料電池電堆、空氣壓縮機、氫氣循環泵，所述方法包括：

響應啟動指令，按預設方式增大所述空氣壓縮機的空壓機轉速和所述氫氣循環泵的循環泵轉速，以調節與所述空壓機轉速對應的空氣供給參數以及與所述循環泵轉速對應的氫氣供給參數；

在所述空氣供給參數和所述氫氣供給參數均達到預設電流加載條件的情況下，按預設電流斜率增大所述燃料電池電堆的輸出電流；

若所述輸出電流達到預設電流閾值且所述空壓機轉速達到預設空壓機轉速閾值，停止增大所述空氣壓縮機的轉速，并控制所述空氣壓縮機以當前轉速運行，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熱量，直至所述發熱量達到預設發熱量閾值，完成冷啟動。

可選的，所述按預設電流斜率增大所述燃料電池電堆的輸出電流，包括:

監測所述燃料電池系統的凈輸出功率；

若所述凈輸出功率不超過預設功率閾值，按預設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設功率閾值，暫停增大所述空壓機轉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設功率閾值。

可選的，所述按預設方式增大所述空氣壓縮機的空壓機轉速和所述氫氣循環泵的循環泵轉速，包括：

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

按循環泵初始轉速控制所述氫氣循環泵轉動，其中，所述循環泵初始轉速為所述燃料電池電堆建立開路電壓時所對應的循環泵轉速；