一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法与流程

本发明属于电池，尤其涉及一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法。

背景技术：

1、随着技术的发展，燃料电池功率需求越来越大，为了满足大功率燃料电池需求，需要做双堆布置来满足大功率需求，目前双堆多为上下堆布置。双堆一般会采用两套巡检，每套巡检发给fcu进行处理整个系统的平均单片电压及最低单片电压，fcu处理两套巡检信息时，会需要一定时间，影响冷启动过程实时最低单片电压的判断，如不及时处理(降载、抛载)会造成电堆反极。但是用户对大功率燃料电池发动机的冷启动时间要求比较严格，为了在低温情况下快速起机，目前都采用低剂量比启动的形式来满足用户低温开机时间要求。

2、目前受限于电堆一致性的影响，在低剂量比情况下，上下堆气体的分配会有差别，严重情况下会导致冷启动失败。并且巡检目前一般都存在虚接的问题，会造成一高一低现象，会误报单低，为了解决巡检误报单低的情况，目前通常的做法针对巡检一高一低的情况进行屏蔽，但是在低剂量比冷启动时，由于在欠空情况下，气体分配不均，会真实存在一高一低的情况，如果此阶段进行屏蔽，会造成误判，严重情况下会造成电堆损坏；双堆在低剂量比启动时，受限于气体分配会有一个堆性能偏高，一个堆性能偏低的情况，如果此时按整体目标控制，会造成偏低的堆出现最低单片反极的情况。

技术实现思路

1、本发明提供了一种采双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，可以解决低剂量比冷启动时，由于在欠空情况下，气体分配不均，会真实存在一高一低的情况，如果此阶段进行屏蔽，会造成误判，严重情况下会造成电堆损坏；双堆在低剂量比启动时，受限于气体分配会有一个堆性能偏高，一个堆性能偏低的情况，如果此时按整体目标控制，会造成偏低的堆出现最低单片反极的情况的技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下所示：

3、一方面，提供了一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，所述方法包括：

4、获取燃料电池的启动模式，以确定所述燃料电池启动模式为低温冷启动模式；

5、当所述燃料电池处于低温冷启动模式时，执行低剂量比启动模式；

6、发送所述低剂量比启动模式程序至燃料电池控制器，所述低剂量比启动模式包括取消屏蔽第一运行程序，执行低剂量比启动模式程序；

7、获取燃料电池电堆的上堆电压和下堆电压，选取其中一个作为目标控制电压，比较另一个电堆电压与所述目标控制电压，当所述目标控制电压大于另一个电堆电压时，以另一个电堆电压为最终目标控制电压；

8、以所述最终目标控制电压使所述燃料电池在低剂量比启动模式运行。

9、在一种可选的实施例中，所述方法还包括在所述低剂量比启动模式下控制所述燃料电池在预设电压下运行，并快速升温。

10、在一种可选的实施例中，所述控制所述燃料电池在预设电压下运行，并快速升温，包括：获取所述燃料电池的上堆平均单片电压，获取所述燃料电池的下堆平均单片电压；

11、根据所述上堆平均单片电压与下堆平均单片电压得到控制所述燃料电池在预设电压下运行，并快速升温。

12、在一种可选的实施例中，获取所述上堆平均单片电压与所述预设电压的差值，作为第一差值，获取所述下堆平均单片电压与所述预设电压的差值，作为第二差值；

13、当所述第一差值与所述第二差值的绝对值小于预设值时，所述燃料电池平稳运行。

14、在一种可选的实施例中，所述方法还包括获取所述燃料电池上堆最低单片电压，获取所述燃料电池下堆最低单片电压，根据所述上堆最低单片电压与下堆最低单片电压确定所述燃料电池做降载或抛载措施。

15、在一种可选的实施例中，根据所述上堆最低单片电压与下堆最低单片电压确定所述燃料电池做降载或抛载措施，包括：

16、当所述上堆最低单片电压与下堆最低单片电压中任一一个小于单片电压保护电压时，确定所述燃料电池做降载或抛载措施。

17、在一种可选的实施例中，获取所述燃料电池电堆的平均温度，当所述燃料电池电堆的平均温度大于目标温度时，控制所述燃料电池结束所述低剂量比启动模式，进入正常运行模式。

18、在一种可选的实施例中，所述以所述最终目标控制电压使所述燃料电池在低剂量比启动模式运行，包括获取所述燃料电池温度和所述最终目标控制电压的映射关系，根据所述映射关系调整所述燃料电池上堆电压或下堆电压，以调整后的电堆电压作为最终目标控制电压。

19、另一方面，本发明实施例提供了一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制系统，所述系统包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有上述任一所述的方法。

20、本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：

21、本发明实施例提供的方法通过确定当燃料电池处于低温冷启动模式时，执行低剂量比启动模式，并且向燃料电池控制器发送屏蔽第一运行程序，执行低剂量比启动模式程序，解决了低温冷启动过程中巡检误报燃料电池单片电压低的情况；并且对燃料电池电堆的上堆和下堆电压同时进行运检，减少因为燃料电池单片电压低处理慢引发的冷启动失败问题；通过对燃料电池电堆双堆分别控制的方法减少冷启动过程中失败的风险。

技术特征：

1.一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，所述方法还包括在所述低剂量比启动模式下控制所述燃料电池在预设电压下运行，并快速升温。

3.根据权利要求2所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，所述控制所述燃料电池在预设电压下运行，并快速升温，包括：获取所述燃料电池的上堆平均单片电压，获取所述燃料电池的下堆平均单片电压；

4.根据权利要求3所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，获取所述上堆平均单片电压与所述预设电压的差值，作为第一差值，获取所述下堆平均单片电压与所述预设电压的差值，作为第二差值；

5.根据权利要求1所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，所述方法还包括获取所述燃料电池上堆最低单片电压，获取所述燃料电池下堆最低单片电压，根据所述上堆最低单片电压与下堆最低单片电压确定所述燃料电池做降载或抛载措施。

6.根据权利要求5所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，根据所述上堆最低单片电压与下堆最低单片电压确定所述燃料电池做降载或抛载措施，包括：

7.根据权利要求1所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，获取所述燃料电池电堆的平均温度，当所述燃料电池电堆的平均温度大于目标温度时，控制所述燃料电池结束所述低剂量比启动模式，进入正常运行模式。

8.根据权利要求1所述的双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法，其特征在于，所述以所述最终目标控制电压使所述燃料电池在低剂量比启动模式运行，包括获取所述燃料电池温度和所述最终目标控制电压的映射关系，根据所述映射关系调整所述燃料电池上堆电压或下堆电压，以调整后的电堆电压作为最终目标控制电压。

9.一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制系统，其特征在于，所述系统包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有权利要求1-8任一所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种双堆燃料电池系统低温冷启动控制方法及系统，属于燃料电池技术领域，包括：获取燃料电池的启动模式；当燃料电池处于低温冷启动模式时，执行低剂量比启动模式；发送低剂量比启动模式程序至燃料电池控制器，低剂量比启动模式包括取消屏蔽第一运行程序，执行低剂量比启动模式程序；获取燃料电池电堆的上堆电压和下堆电压，选取其中一个作为目标控制电压，比较另一个电堆电压与目标控制电压，当目标控制电压大于另一个电堆电压时，以另一个电堆电压为最终目标控制电压；以最终目标控制电压使燃料电池在低剂量比启动模式运行。本发明通过对燃料电池电堆双堆分别控制的方法减少冷启动过程中失败的风险。

技术研发人员：王伟强,刘佳奇,赵浩阳,衣海馨,周宝
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15