[發明專利]車載質子交換膜燃料電池動態加減載控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011562391.8
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112659928B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 馮海明;李晨;王保龍;譙凱;陳波;張振旺;王丙虎;黃玉鵬;曹廣輝
• 申請（專利權）人: 中通客車股份有限公司
• 主分類號: B60L50/70
• 分類號: B60L50/70;B60L58/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

本發明提供車載質子交換膜燃料電池動態加減載控制方法及系統，屬于燃料電池技術領域，根據質子交換膜燃料電池極化曲線數據，將整車需求功率轉換成整車需求目標電流，確定整車實際需求目標電流，判斷需要對質子交換膜燃料電池進行加載還是進行減載；若判斷為需要進行加載，以加載速率對質子交換膜燃料電池進行加載到整車實際需求目標電流；若判斷為需要進行減載，以減載速率對質子交換膜燃料電池進行減載到整車實際需求目標電流；將達到的整車實際需求目標電流對應到整車功率設定值。本發明從保持加減載過程中燃料電池電壓的均衡性出發，通過控制電流加減載速率來減小電壓波動，減緩燃料電池工作過程中催化劑的衰減，提升燃料電池系統的使用壽命。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種車載質子交換膜燃料電池動態加減載控制方法及系統。

背景技術

為建設綠色生態城市，減少大氣污染，質子交換膜燃料電池作為一種新興能源技術日益受到關注，在新能源交通工具、分布式發電站等領域均有一定的推廣應用。車載質子交換膜燃料電池系統的動力輸出是一種化學反應過程，需要通過機械方式持續的供給一定燃料來維持工作狀態。現有車載質子交換膜燃料電池的不足是：由于車載燃料電池系統的整車需求為恒功率加載，而燃料電池系統希望恒電流加載，并能控制加減載速率。燃料電池供給系統的壓力受濕度、環境溫度、自身精度等因素影響較大，在加減載過程中，易出現加載不上而形成死循環的狀況，造成燃料電池電壓波動，電壓波動會造成催化劑衰減，從而影響燃料電池的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可控制電流加減載速率，降低燃料電池電壓波動的車載質子交換膜燃料電池動態加減載控制方法及系統，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一方面，本發明提供一種車載質子交換膜燃料電池動態加減載控制方法，包括如下流程步驟：

根據質子交換膜燃料電池極化曲線數據，將整車需求功率轉換成整車需求目標電流；

根據整車需求目標電流，確定整車實際需求目標電流；

根據整車實際需求目標電流，判斷需要對質子交換膜燃料電池進行加載還是進行減載；

若判斷為需要進行加載，以設定的電流加載速率對質子交換膜燃料電池進行加載到整車實際需求目標電流；若判斷為需要進行減載，以設定的電流減載速率對質子交換膜燃料電池進行減載到整車實際需求目標電流；

將達到的整車實際需求目標電流對應到整車功率設定值。

優選的，確定整車實際需求目標電流包括：將整車需求目標電流、當前質子交換膜燃料電池允許輸出的最大電流和車載動力電池允許的可持續充電電流進行比較，取最小值為整車實際需求目標電流值。

優選的，判斷需要對質子交換膜燃料電池進行加載還是進行減載包括：將整車實際需求目標電流與當前質子交換膜燃料電池輸出電流進行比較，若整車實際需求目標電流大于當前質子交換膜燃料電池輸出電流，則對質子交換膜燃料電池進行加載；若整車實際需求目標電流小于當前質子交換膜燃料電池輸出電流，則對質子交換膜燃料電池進行減載。

優選的，若整車實際需求目標電流大于當前質子交換膜燃料電池輸出電流，則根據整車實際需求目標電流實時調節氫氣、空氣流量；

周期性計算：I_1加＝I₀+ΔI_加，其中，I_1加表示一個加載周期內需要加載到的目標電流，I₀表示當前質子交換膜燃料電池的實際輸出電流，ΔI_加表示電流加載速率；

以ΔI_加作為電流加載速率進行周期性加載，直至達到整車實際需求目標電流，完成加載。