一种燃料电池系统的怠速控制方法与流程

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池系统的怠速控制方法。

背景技术：

1、随着传统汽车对环境污染问题的影响越来越严重，有着效率高，零污染，续驶里程长等优点的燃料电池汽车越来越被人们所熟知，由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。燃料电池的基本工作原理是氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，将化学能转换成电能。

2、当发动机搭载在车上时，由于车的使用场景中会存在很多的停车场景，如拥堵路况、物流车停车卸货等，对于存在的大量的停车场景，需要发动机拥有0功率输出的功能，当输出功率接近0时，进入电堆的空气气量很低，而燃料电池反应发电会产生水，如果水不及时的排出，会造成堵水，产生的水大部分依靠空气流动排出，但是当空气气量很低时，难以满足燃料电池排水的需求，若使燃料电池在一个允许长时间运行的最低工作点(如10％pe，pe代表额定功率)工作来实现0功率，并通过增加bop(附件设备)的功率消耗使燃料电池系统的净输出功率降低到0附近，此方式虽然可以解决排水差的问题但会导致能量利用率过低；此外，发动机输出功率接近0时，燃料电池系统几乎不再产热，冬季0功率运行时会导致燃料电池的温度快速下降，如果此时关机吹扫，为了将电堆吹扫干，需要执行空载吹扫，这会引起长时间的高电位情况出现，大大的影响发动机的耐久性。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种燃料电池系统的怠速控制方法，适用于燃料电池系统，包括：判断整车/上位机给定的目标功率指令是否为0；若判断结果不为0，发动机正常运行，若判断结果为0，进入0功率模式，在所述0功率模式期间，切换低功耗0功率模式与高功耗0功率模式，用于调节所述燃料电池系统的温度和水平衡；在所述0功率模式下，检测目标功率并判定目标功率是否大于0；若目标功率大于0，跳出0功率模式，若目标功率为0，收到关机指令，进入关机流程；在所述关机流程中，收到所述关机指令后判断电堆的出口水温；若出口水温大于吹扫目标温度，进入关机吹扫流程，否则进入高功耗0功率模式二；在所述高功耗0功率模式二下，将电堆阻抗值吹扫至大于标定阻抗值，计算持续时间，满足所述持续时间大于设定时间或所述电堆阻抗值大于所述标定阻抗值，即可进入低剂量比暖机0功率模式，所述低剂量比暖机0功率模式用于给电堆快速升温；在所述低剂量比暖机0功率模式下，满足电堆温度大于吹扫温度或暖机时间超过预设时间，跳出所述低剂量比暖机0功率模式，进入关机吹扫流程。

2、优选的，进入所述0功率模式前，判断电堆出口水温是否低于设定的温度下限值。

3、优选的，若所述电堆出口水温低于设定的温度下限值，进入高功耗0功率模式一。

4、优选的，若所述电堆出口水温不低于设定的温度下限值，进入低功耗0功率模式。

5、优选的，在所述高功耗0功率模式一下，检测电堆出口温度，满足电堆出口温度超过设定温度上限值且持续时间超过最小持续时间，切换至低功耗0功率模式。

6、优选的，在所述低功耗0功率模式下，检测电堆出口温度和低功耗时的单次持续时间，满足所述电堆出口温度低于设定的温度下限值或所述单次持续时间大于最长持续时间，进入所述高功耗0功率模式一。

7、优选的，所述低功耗0功率模式为：调节所述燃料电池系统的输出电流降低到0附近，使电堆的输出可以满足附件设备的最低功率运行时的功率消耗，将空压机和水泵的转速调节至最低，通过电控三通阀调节入堆的空气气量。

8、优选的，所述高功耗0功率模式一为：控制所述燃料电池系统工作在最低工作点附近，开启加热器，用于抵消所述燃料电池系统的功率输出。

9、优选的，所述高功耗0功率模式二为：在正常空气流量的基础上增加入堆空气气量，用于快速排水。

10、优选的，所述低剂量比暖机0功率模式为：采用低空气计量比的方式控制所述燃料电池系统发动机工作，启动加热器，用于消耗多余的功率。

11、本发明的技术效果和优点：

12、1、本发明中，切换低功耗0功率模式与高功耗0功率模式使得高功耗持续时间大幅缩短，因此可以降低0功率期间总体氢气消耗量，提高了发动机的经济性能。

13、2、本发明中，0功率模式期间，通过不同0功率模式的切换，可以有效维持系统温度和改善0功率期间的水平衡，解决0功率期间排水差的问题。

14、3、本发明中，低剂量比暖机0功率模式可以给电堆快速升温，以便在吹扫前通过低剂量比暖机的方式快速将电堆温度升高到吹扫目标温度，解决吹扫高电位的问题，避免长时间的高电位而影响发动机耐久性。

技术特征：

1.一种燃料电池系统的怠速控制方法，适用于燃料电池系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，进入所述0功率模式前，判断电堆出口水温是否低于设定的温度下限值。

3.根据权利要求2所述的怠速控制方法，其特征在于，若所述电堆出口水温低于设定的温度下限值，进入高功耗0功率模式一。

4.根据权利要求3所述的怠速控制方法，其特征在于，若所述电堆出口水温不低于设定的温度下限值，进入低功耗0功率模式。

5.根据权利要求3所述的怠速控制方法，其特征在于，在所述高功耗0功率模式一下，检测电堆出口温度，满足电堆出口温度超过设定温度上限值且持续时间超过最小持续时间，切换至低功耗0功率模式。

6.根据权利要求4所述的怠速控制方法，其特征在于，在所述低功耗0功率模式下，检测电堆出口温度和低功耗时的单次持续时间，满足所述电堆出口温度低于设定的温度下限值或所述单次持续时间大于最长持续时间，进入所述高功耗0功率模式一。

7.根据权利要求4所述的怠速控制方法，其特征在于，所述低功耗0功率模式为：调节所述燃料电池系统的输出电流降低到0附近，使电堆的输出可以满足附件设备的最低功率运行时的功率消耗，将空压机和水泵的转速调节至最低，通过电控三通阀调节入堆的空气气量。

8.根据权利要求3所述的怠速控制方法，其特征在于，所述高功耗0功率模式一为：控制所述燃料电池系统工作在最低工作点附近，开启加热器，用于抵消所述燃料电池系统的功率输出。

9.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，所述高功耗0功率模式二为：在正常空气流量的基础上增加入堆空气气量，用于快速排水。

10.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，所述低剂量比暖机0功率模式为：采用低空气计量比的方式控制所述燃料电池系统发动机工作，启动加热器，用于消耗多余的功率。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池系统的怠速控制方法，适用于燃料电池系统，包括：判断整车/上位机给定的目标功率指令是否为0；若判断结果不为0，发动机正常运行，若判断结果为0，进入0功率模式，在0功率模式期间，切换低功耗0功率模式与高功耗0功率模式，用于调节燃料电池系统的温度和水平衡；在0功率模式下，检测目标功率并判定目标功率是否大于0；若目标功率大于0，跳出0功率模式，若目标功率为0，收到关机指令，进入关机流程。本发明的燃料电池系统的怠速控制方法，切换低功耗0功率模式与高功耗0功率模式使得高功耗持续时间大幅缩短，因此可以降低0功率期间总体氢气消耗量，提高了发动机的经济性能。

技术研发人员：盛有冬,赵兴旺,罗玉兰,周宝,高云庆
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：2024/1/25