一种燃料电池车辆及其控制方法与流程

本申请涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池车辆及其控制方法。

背景技术：

1、随着全球环境污染的加重及石油储存量的下降，电动汽车逐步走进人们的生活当中。最近几年，电动汽车技术已经取得飞速发展，但从市场反馈来看，续驶里程短及充电时间长已经成为限制电动汽车推广的主要瓶颈，因此，燃料电池汽车应运而生。

2、燃料电池汽车主要以h2为主要能源，配备镍氢电池或超级电容为辅助能源。车辆行驶过程中，燃料电池系统中h2与o2发生化学反应，产生的电能供给动力电机，实现整车驱动，镍氢电池或超级电容在行车过程中主要起功率补偿及能量回收的作用。在整个行驶循环中，车辆只会生成h2o，避免了对环境造成污染。

3、质子交换膜燃料电池(pemfc)，也叫聚电解质燃料电池(pefc)，是一种将还原剂与氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。燃料电池在使用时，通常都需要一套相应的辅助系统。燃料电池本体(又称电堆)与其相应的辅助系统共同组成燃料电池系统。燃料电池系统除了燃料电池本体外，还包括氢气系统、空气系统、冷却系统、功率输出系统、热管理系统、电压检测系统等附件系统。其中，氢气系统是为电堆提供氢气，并根据运行工况调节进入电堆的氢气压力和流量等；空气系统是为电堆提供适量的氧化剂(空气或氧气)，并根据工况调节进入电堆的氧化剂的压力和流量等；冷却系统能够使电堆温度保持合适水平，进而保证电堆的稳定可靠工作；功率输出系统则是通过dcdc来调节电堆的输出电压、电流的大小和变化速率；电压检测系统则通过电压检测器来监视燃料电池电堆每一个单片电压，作为功率输出系统调节的指导。

4、当电堆出口的冷却液温度较低时，散热部件不工作；若出口冷却液温度超过设定的目标温度，则散热部件开始工作，强制空气对流使得高温冷却液与外界进行换热，降低进入散热部件的冷却液温度，使得降温的低温冷却液在循环水泵的带动下进入电堆。这种方式虽然能实现燃料电池系统的温度控制，但存在以下不足：

5、1.当燃料电池处于低功率工况，电堆产热较少，阻碍了燃料电池系统启动阶段的升温过程。冷却液升温速度减缓，冷却液温度低于目标温度，使得燃料电池进入正常运转状态的时间延后，降低了燃料电池系统的整体效率；2.在温度较低时，会造成电堆内部水淹现象，进而影响燃料电池的性能，甚至会引起电堆内部短路现象。其次，当水出口温度低于目标温度时，散热风机会减小转速。当温度上升到一定值时，散热风机会启动散热，如此循环会造成冷却液温度波动。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种燃料电池车辆及其控制方法，避免因为冷却液低于目标温度而造成的电池运转延迟。

2、本申请的一方面，公开了一种燃料电池车辆，包括：燃料电池系统，所述燃料电池系统包括电堆；所述燃料电池车辆还包括：

3、控制器，所述控制器被构造为：

4、确定燃料电池车辆处于低功率状态事件；以及

5、基于确定燃料电池车辆处于低功率状态事件，在所述低功率状态事件期间，获得所述电堆的冷却液的出口温度，并且基于所获得的冷却液的出口温度，对散热部件的启停进行优化。

6、在一个优选例中，所述燃料电池车辆还包括温度控制单元，所述温度控制单元被配置为基于确定燃料电池车辆处于低功率状态事件，计算冷却液的出口温度与设定温度的差值。

7、在一个优选例中，所述控制器基于温度控制单元计算的差值，确定是否开启所述散热部件的间歇启停的工作模式。

8、在一个优选例中，所述温度控制单元包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述电堆的冷却液出口，并且被配置为测量冷却液的出口温度。

9、在一个优选例中，所述散热部件的起转时间为ton,其中，ton的取值范围为0.1s≤ton≤60s。

10、在一个优选例中，所述散热部件的停转时间为toff,其中，toff的取值范围为0.1s≤toff≤30s。

11、在一个优选例中，所述散热部件的转速为额定功率速度的10％至90％。

12、本申请的另一方面，还公开了一种燃料电池车辆的控制方法，包括：

13、s1-确定燃料电池车辆处于低功率状态事件；

14、s2-基于确定燃料电池车辆处于低功率状态事件，在所述低功率状态事件期间，获得所述电堆的冷却液的出口温度；

15、s3-基于所获得的冷却液的出口温度，计算冷却液的出口温度与第一设定温度的差值；

16、s4-基于s3得到的差值，确定是否开启散热部件的间歇启停的工作模式。

17、在一个优选例中，s4还进一步地包括：

18、s41-通过温度控制算法调节所述散热部件的起转时间ton、停转时间toff、转速φ。

19、在一个优选例中，还包括：

20、s5-基于所获得的冷却液的出口温度，计算冷却液的出口温度与第二设定温度的差值；

21、s6-基于s5得到的差值，确定是否关闭散热部件的间歇启停的工作模式。

22、本申请的燃料电池车辆及其控制方法至少具有以下效果：

23、1、能时刻保证冷却液出口温度达到目标温度。

24、2、避免冷却液温度出现波动现象。

技术特征：

1.一种燃料电池车辆，其特征在于，包括：燃料电池系统，所述燃料电池系统包括电堆；所述燃料电池车辆还包括：

2.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述燃料电池车辆还包括温度控制单元，所述温度控制单元被配置为基于确定燃料电池车辆处于低功率状态事件，计算冷却液的出口温度与设定温度的差值。

3.如权利要求2所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述控制器基于温度控制单元计算的差值，确定是否开启所述散热部件的间歇启停的工作模式。

4.如权利要求2所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述温度控制单元包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述电堆的冷却液出口，并且被配置为测量冷却液的出口温度。

5.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述散热部件的起转时间为ton,其中，ton的取值范围为0.1s≤ton≤60s。

6.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述散热部件的停转时间为toff,其中，toff的取值范围为0.1s≤toff≤30s。

7.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述散热部件的转速为额定功率速度的10％至90％。

8.一种燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，s4还进一步地包括：

10.如权利要求8所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本申请涉及公开了一种燃料电池车辆，包括：燃料电池系统，所述燃料电池系统包括电堆；所述燃料电池车辆还包括：控制器，所述控制器被构造为：确定燃料电池车辆处于低功率状态事件；以及基于确定燃料电池车辆处于低功率状态事件，在所述低功率状态事件期间，获得所述电堆的冷却液的出口温度，并且基于所获得的冷却液的出口温度，对散热部件的启停进行优化。本申请的燃料电池车辆及其控制方法能时刻保证冷却液出口温度达到目标温度，并且避免冷却液温度出现波动现象。

技术研发人员：陈杰,刘锦鹏
受保护的技术使用者：江苏清能新能源技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13