用于燃料电池系统的控制方法及控制装置、燃料电池系统与流程

本发明涉及燃料电池领域，具体地涉及一种用于燃料电池系统的控制方法及控制装置、燃料电池系统。

背景技术：

1、燃料电池是通过电化学反应将反应燃料中的化学能转化为电能的装置，具有能量转化率高、零污染、经济性好、原料来源广泛等优点，是新能源的重要发展方向之一，燃料电池技术已经在商用车上取得应用，成为新能源汽车领域的研究热点。现有技术中，燃料电池低温自启动后，燃料电池电堆长时间处于低电压状态，会对催化剂造成损伤，影响电堆使用寿命。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种用于燃料电池系统的控制方法及控制装置、处理器及燃料电池系统，以解决现有技术存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种用于燃料电池系统的控制方法，燃料电池系统包括电堆以及与电堆连通的冷却液回路，控制方法包括：

3、在电堆进入低温自启动模式之后，控制电堆的输出电压小于预设电压阈值；

4、获取冷却液回路中的冷却液的当前温度；

5、根据当前温度确定电堆的目标输出电压，其中，目标输出电压大于预设电压阈值；

6、根据目标输出电压控制电堆的输出电压，直至电堆进入常温启动模式。

7、在本发明实施例中，根据当前温度确定电堆的目标输出电压，包括：基于预先存储的冷却液温度与输出电压的正相关函数关系，根据当前温度确定电堆的目标输出电压。

8、在本发明实施例中，根据当前温度确定电堆的目标输出电压，包括：确定当前温度所在的当前温度区间；基于预先存储的温度区间与输出电压的对应关系，确定与当前温度区间对应的电堆的目标输出电压。

9、在本发明实施例中，燃料电池系统还包括与电堆连通的氢气进气通道；控制方法还包括：在电堆进入低温自启动模式之前，确定冷却液的温度大于或等于预设温度阈值，其中，预设温度阈值小于低温自启动模式对应的低温自启动温度阈值，且预设温度阈值与低温自启动温度阈值的差值小于预设温度差值；对氢气进气通道内的氢气进行预热，直至氢气的温度位于预设氢气温度区间内。

10、在本发明实施例中，冷却液回路上设置有加热装置，用于对冷却液回路中的冷却液进行加热，燃料电池系统还包括与电堆连通的吹扫通道；控制方法还包括：在电堆进入低温自启动模式之前，获取电堆内部的水的水状态和水含量；根据水状态控制加热装置的加热功率，以使得水状态达到预设水状态；根据水含量控制吹扫通道的开闭状态，以使得水含量不超过预设水含量。

11、在本发明实施例中，获取电堆内部的水的水状态包括：获取电堆内部的阻抗值；基于预先存储的阻抗和水状态的对应关系，确定与阻抗值对应的水状态；根据水状态控制加热装置的加热功率，包括：基于预先存储的水状态和加热功率的对应关系，确定与水状态对应的目标加热功率；根据目标加热功率控制加热装置的加热功率。

12、在本发明实施例中，根据水含量控制吹扫通道的开闭状态，包括：在水含量大于预设水含量区间的上限阈值的情况下，控制吹扫通道开启；在水含量小于或等于预设水含量区间的下限阈值的情况下，控制吹扫通道关闭。

13、在本发明实施例中，冷却液回路上设置有加热装置，用于对冷却液回路中的冷却液进行加热；控制方法还包括：在电堆进入低温自启动模式之前，调节加热装置的加热功率，以使得冷却液的温度达到低温自启动模式对应的低温自启动温度阈值。

14、在本发明实施例中，调节加热装置的加热功率，包括：基于预先存储的冷却液温度与加热功率的对应关系，确定与冷却液的温度对应的目标加热功率；根据目标加热功率调节加热装置的加热功率。

15、在本发明实施例中，冷却液回路上设置有加热装置，用于对冷却液回路中的冷却液进行加热；控制方法还包括：在电堆进入低温自启动模式之前，在冷却液的温度小于常温启动模式对应的常温启动温度阈值的情况下，控制加热装置工作。

16、在本发明实施例中，控制加热装置工作，包括：确定冷却液的温度与常温启动温度阈值的温度差值；根据温度差值和预设加热时间确定加热装置的初始加热功率；根据初始加热功率控制加热装置工作。

17、在本发明实施例中，冷却液回路上设置有水泵；控制方法还包括：确定冷却液的温度与常温启动温度阈值的温度差值；根据温度差值确定冷却液的目标流量；根据目标流量确定水泵的目标转速；根据目标转速控制水泵工作。

18、在本发明实施例中，燃料电池系统还包括与电堆连通的空气进气通道，空气进气通道上设置有依次连通的空气压缩机和换热装置，换热装置与冷却液回路通过阀门连通；控制方法还包括：在电堆进入低温自启动模式之后，控制阀门开启，以使得冷却液回路中的冷却液与空气压缩机压缩后生成的压缩空气在换热装置内进行热交换。

19、在本发明实施例中，氢气进气通道上设置有加热阀和/或缠绕加热电阻的管路；对氢气进气通道内的氢气进行预热，包括：通过加热阀和/或缠绕加热电阻的管路对氢气进气通道内的氢气进行预热。

20、本发明实施例第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于燃料电池系统的控制方法。

21、本发明实施例第三方面提供一种用于燃料电池系统的控制装置，包括：电压检测设备；温度检测设备；以及根据上述的处理器。

22、本发明实施例第四方面提供一种燃料电池系统，包括：电堆；冷却液回路，与电堆连通；以及根据上述的用于燃料电池系统的控制装置。

23、上述技术方案，通过在电堆进入低温自启动模式之后，控制电堆的输出电压小于预设电压阈值，进而获取冷却液回路中的冷却液的当前温度，并根据当前温度确定电堆的目标输出电压，其中，目标输出电压大于预设电压阈值，从而根据目标输出电压控制电堆的输出电压，直至电堆进入常温启动模式。上述技术方案，在电堆进入低温自启动模式之后，控制电堆的输出电压小于预设电压阈值，以使得电堆反应产生大量的热量，从而快速启动燃料电池，实现燃料电池的快速低温启动，根据冷却液的当前温度确定对应的电堆的目标输出电压，并根据目标输出电压控制电堆的输出电压，直至电堆进入常温启动模式，目标输出电压大于预设电压阈值，根据冷却液的当前温度增大电堆的输出电压，避免电堆长时间处于低电压状态，降低对催化剂造成的损伤，达到延长电堆使用寿命的效果，同时可以控制电压维持在稳定点工作，有助于提升燃料电池的寿命。

24、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆以及与所述电堆连通的冷却液回路，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前温度确定所述电堆的目标输出电压，包括：

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前温度确定所述电堆的目标输出电压，包括：

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括与所述电堆连通的氢气进气通道；所述控制方法还包括：

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述冷却液回路上设置有加热装置，用于对所述冷却液回路中的冷却液进行加热，所述燃料电池系统还包括与所述电堆连通的吹扫通道；所述控制方法还包括：

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述电堆内部的水的水状态包括：

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述水含量控制所述吹扫通道的开闭状态，包括：

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述冷却液回路上设置有加热装置，用于对所述冷却液回路中的冷却液进行加热；所述控制方法还包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述调节所述加热装置的加热功率，包括：

10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述冷却液回路上设置有加热装置，用于对所述冷却液回路中的冷却液进行加热；所述控制方法还包括：

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述加热装置工作，包括：

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述冷却液回路上设置有水泵；所述控制方法还包括：

13.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括与所述电堆连通的空气进气通道，所述空气进气通道上设置有依次连通的空气压缩机和换热装置，所述换热装置与所述冷却液回路通过阀门连通；所述控制方法还包括：

14.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述氢气进气通道上设置有加热阀和/或缠绕加热电阻的管路；所述对所述氢气进气通道内的氢气进行预热，包括：

15.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至14中任意一项所述的用于燃料电池系统的控制方法。

16.一种用于燃料电池系统的控制装置，其特征在于，包括：

17.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明实施例提供一种用于燃料电池系统的控制方法及控制装置、燃料电池系统，属于燃料电池领域。燃料电池系统包括电堆以及与电堆连通的冷却液回路，用于燃料电池系统的控制方法包括：在电堆进入低温自启动模式之后，控制电堆的输出电压小于预设电压阈值；获取冷却液回路中的冷却液的当前温度；根据当前温度确定电堆的目标输出电压，其中，目标输出电压大于预设电压阈值；根据目标输出电压控制电堆的输出电压，直至电堆进入常温启动模式。本发明实施例有助于提升燃料电池的寿命。

技术研发人员：宁莉娜,司耀辉,张松涛,周智明,尹莉
受保护的技术使用者：中联重科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1