燃料电池系统的控制方法、装置及燃料电池系统与流程

本申请属于燃料电池，尤其涉及一种燃料电池系统的控制方法、装置及燃料电池系统。

背景技术：

1、当质子交换膜燃料电池从惰性停机状态启动至活性运行状态，需要快速提升膜电极的相对湿度，以快速提升质子交换膜燃料电池的固态电解质电导率以及快速建立质子交换膜燃料电池的催化剂层离子通道。

2、燃料电池通常按照正常运行状态的工况参数，在怠速工况下运行，该工况参数适合含水量较高的正常运行状态，不适合需要快速提升湿度的启动阶段，导致需要较长时间才能使燃料电池的电堆含水量和输出性能达到需求水平，而且低含水量状态偏离正常运行状态，长时间运行将可能影响燃料电池使用寿命。

3、如何在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度是燃料电池控制流程中亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种燃料电池系统的控制方法、装置及燃料电池系统，可以在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度。

2、第一方面，本申请提供了一种燃料电池系统的控制方法，该方法包括：

3、获取燃料电池系统的电堆的当前输出电压和当前输出电流；

4、在确定所述燃料电池系统处于启动工况的情况下，根据第一特性曲线，调整所述燃料电池系统的电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第一特性曲线上，并控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，以使所述电堆的温度小于目标温度；

5、其中，所述第一特性曲线用于表征所述启动工况下的电堆输出电压和电堆输出电流之间的对应关系，所述第一特性曲线中的电堆输出电压均小于第二特性曲线中的电堆输出电压，所述第二特性曲线用于表征所述燃料电池系统在运行工况下的电堆输出电压和电堆输出电流之间的对应关系。

6、根据本申请的燃料电池系统的控制方法，通过采用比正常运行工况的第二特性曲线的电压更低的第一特性曲线进行电流电压控制，可以提高输出电流，提升水生成量，同时通过冷却回路工作，降低燃料电池内部的饱和蒸汽压，在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度。

7、根据本申请的一个实施例，在所述根据第一特性曲线，调整所述燃料电池系统的电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第一特性曲线上，并控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，以使所述电堆的温度小于目标温度之后，所述方法还包括：

8、在确定所述电堆的高频阻抗小于或等于目标阻抗阈值，或者确定所述电堆的排水口出现液态水滴的情况下，根据所述第二特性曲线，调整所述电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第二特性曲线上。

9、根据本申请的一个实施例，所述目标阻抗阈值小于或等于1毫欧/单电池。

10、根据本申请的一个实施例，所述控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，包括：

11、控制所述冷却回路按目标冷却功率工作，所述目标冷却功率为所述冷却回路的冷却功率范围的上限值。

12、根据本申请的一个实施例，所述第一特性曲线中的第一电堆输出电压与所述第二特性曲线中的第二电堆输出电压的差值为0.01伏/单电池-0.2伏/单电池，所述第一电堆输出电压和所述第二电堆输出电压为同一电堆输出电流对应的电堆输出电压。

13、根据本申请的一个实施例，所述目标温度小于或等于40摄氏度。

14、第二方面，本申请提供了一种燃料电池系统的控制装置，该装置包括：

15、获取模块，用于获取燃料电池系统的电堆的当前输出电压和当前输出电流；

16、处理模块，用于在确定所述燃料电池系统处于启动工况的情况下，根据第一特性曲线，调整所述燃料电池系统的电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第一特性曲线上，并控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，以使所述电堆的温度小于目标温度；

17、其中，所述第一特性曲线用于表征所述启动工况下的电堆输出电压和电堆输出电流之间的对应关系，所述第一特性曲线中的电堆输出电压均小于第二特性曲线中的电堆输出电压，所述第二特性曲线用于表征所述燃料电池系统在运行工况下的电堆输出电压和电堆输出电流之间的对应关系。

18、根据本申请的燃料电池系统的控制装置，通过采用比正常运行工况的第二特性曲线的电压更低的第一特性曲线进行电流电压控制，可以提高输出电流，提升水生成量，同时通过冷却回路工作，降低燃料电池内部的饱和蒸汽压，在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度。

19、第三方面，本申请提供了一种燃料电池系统，包括：

20、电堆；

21、冷却回路，所述冷却回路与所述电堆连接，所述冷却回路用于为所述电堆提供冷却液；

22、电力输出控制系统，所述电力输出控制系统与所述电堆连接，所述电力输出控制系统用于调整所述电堆的输出电压和所述电流；

23、阳极供气系统，所述阳极供气系统与所述电堆的阳极连接，所述阳极供气系统用于为所述电堆的阳极提供气体；

24、阴极供气系统，所述阴极供气系统与所述电堆的阴极连接，所述阴极供气系统用于为所述电堆的阴极提供气体；

25、控制器，所述控制器与所述冷却回路、所述电力输出控制系统、所述阳极供气系统和所述阴极供气系统电连接，所述控制器用于基于上述第一方面所述燃料电池系统的控制方法，控制所述冷却回路和所述电力输出控制系统工作。

26、根据本申请的燃料电池系统，通过采用比正常运行工况的第二特性曲线的电压更低的第一特性曲线进行电流电压控制，可以提高输出电流，提升水生成量，同时通过冷却回路工作，降低燃料电池内部的饱和蒸汽压，在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度。

27、第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的燃料电池系统的控制方法。

28、第五方面，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的燃料电池系统的控制方法。

29、第六方面，本申请提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第一方面所述的燃料电池系统的控制方法。

30、第七方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的燃料电池系统的控制方法。

31、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种燃料电池系统的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述根据第一特性曲线，调整所述燃料电池系统的电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第一特性曲线上，并控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，以使所述电堆的温度小于目标温度之后，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述目标阻抗阈值小于或等于1毫欧/单电池。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述第一特性曲线中的第一电堆输出电压与所述第二特性曲线中的第二电堆输出电压的差值为0.01伏/单电池-0.2伏/单电池，所述第一电堆输出电压和所述第二电堆输出电压为同一电堆输出电流对应的电堆输出电压。

6.根据权利要求1-4任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述目标温度小于或等于40摄氏度。

7.一种燃料电池系统的控制装置，其特征在于，包括：

8.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，所述冷却回路包括：

10.根据权利要求8或9所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阴极供气系统包括：

11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述燃料电池系统的控制方法。

12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的燃料电池系统的控制方法。

技术总结
本申请公开了一种燃料电池系统的控制方法、装置及燃料电池系统，属于燃料电池技术领域。该方法包括：获取燃料电池系统的电堆的当前输出电压和当前输出电流；在确定所述燃料电池系统处于启动工况的情况下，根据第一特性曲线，调整所述燃料电池系统的电力输出控制系统的输出控制变量，以使所述当前输出电压和所述当前输出电流落在所述第一特性曲线上，并控制所述燃料电池系统的冷却回路工作，以使所述电堆的温度小于目标温度。该方法通过采用比正常运行工况的第二特性曲线的电压更低的第一特性曲线进行电流电压控制，可以提高输出电流，提升水生成量，同时通过冷却回路工作，降低饱和蒸汽压，在启动阶段快速提升燃料电池内部的相对湿度。

技术研发人员：麦建明,白云飞,李红涛
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13