一种燃料电池系统的怠速控制方法及其应用的燃料电池系统与流程

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及其应用的燃料电池系统。

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，如常见的拥堵路况、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，发动机0功率输出一般有两种方式：一种是通过增加bop(附件设备)的功率消耗使发动机净输出降到0kw左右；另一种是将bop的功耗降到最低，燃料电池输出小电流用于满足附件消耗的需求，从而实现发动机最终的净输出功率为0。第一种方式的经济性较差，氢耗较高，不适合长时间应用，第二种方式较为常用，可以长期使用而不会影响经济性能，但是当燃料电池输出电流降到很低的状态下，其需求的空气流量也很低，以一个330片的电堆举例，若输出电流降低到2a，为了将平均单片电压控制在0.85v以下，空气计量比按照2来计算，则需要给电堆提供的空气流量为：0.47g/s，而330片电堆组成的发动机，一般功率都在80kw以上，适配的空气流量计量程通常是大于100g/s，常用的空气流量计很难准确采集到微量的空气气量，因此也无法精确控制入堆空气流量。

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：

2、s1、发动机接收进入0功率模式的请求；

3、s2、调节空压机转速与空气入口的三通阀开度，用于将三通阀的入口压力调整控制在目标空气压力值；

4、s3、将节气门出口调节至预设的初始位置，所述节气门出口开度记为开度一；

5、s4、维持所述节气门出口开度，调节电堆输出电流来控制平均单片电压，直到所述平均单片电压控制在电压上限值以下；

6、s5、基于至少两级判断的结果，对应动态调整所述节气门出口的开口大小，并当所述电堆的实际输出电流满足小于等于第一预设值或当所述电堆的实际输出电流满足小于等于第一预设值且所述单片电池的电压值大于第二预设值时返回步骤s4。

7、优选的，在所述发动机接收进入0功率模式的请求前，实时采集大气压力，计算出0功率时三通阀入口的目标空气压力值，进入0功率模式。

8、优选的，所述第一预设值为设定电流上限值。

9、优选的，所述第二预设值为设定电压下限值。

10、优选的，在所述步骤s4中，电压上限值为0.85v。

11、优选的，在所述步骤s5中所述两级判断包括电堆实际输出电流值与第一预设值之间的判断，具体包括以下步骤：

12、s51、判断所述电堆实际输出电流值是否大于设定电流上限值；

13、若是，动态调小所述节气门出口的开度，直到所述电堆实际输出电流值小于等于设定电流上限值时，将此时的所述节气门出口开度记为开度二，返回步骤s4；

14、若否，执行步骤s52。

15、优选的，在所述步骤s5中所述两级判断包括所述单片电池的电压值与第二预设值之间的判断，具体包括以下步骤：

16、s52、继续判断所述单片电池电压值是否低于所述设定电压下限值；

17、若是，动态调大所述节气门出口的开度，直到所述单片电池电压值高于所述第二预设值时，将此时的所述节气门出口开度记为开度三，返回步骤s4；

18、若否，此时的所述节气门出口开度为开度一，直接返回步骤s4。

19、一种燃料电池系统，所述燃料电池系统执行0功率控制策略时采用所述怠速控制方法。

20、本发明的技术效果和优点：

21、1、本发明中，将总的空气流量先控制在固定的范围内，通过调整电流来使单片电压满足需求，然后再通过调整节气门的开度来调整电流大小，从而解决现有技术中由于空气需求流量小而导致流量计无法采集并准确控制入堆空气流量的问题。

22、2、本发明中，通过固定节气门前后端的压差，可以降低环境压力变化对节气门的开度控制带来的影响，提高开环控制适应性。

23、3、本发明中，调整节气门的开度的操作不影响节气门前后端的压差，使得燃料电池系统的收敛速度加快，控制难度降低，环境适应性强。

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，在所述发动机接收进入0功率模式的请求前，实时采集大气压力，计算出0功率时三通阀入口的目标空气压力值，进入0功率模式。

3.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，所述第一预设值为设定电流上限值。

4.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，所述第二预设值为设定电压下限值。

5.根据权利要求1所述的怠速控制方法，其特征在于，在所述步骤s4中，电压上限值为0.85v。

6.根据权利要求4所述的怠速控制方法，其特征在于，在所述步骤s5中所述两级判断包括电堆实际输出电流值与第一预设值之间的判断，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的怠速控制方法，其特征在于，在所述步骤s5中所述两级判断包括所述单片电池的电压值与第二预设值之间的判断，具体包括以下步骤：

8.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统执行0功率控制策略时采用权利要求1-7中任一所述的怠速控制方法。

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：S1、发动机接收进入0功率模式的请求；S2、调节空压机转速与空气入口的三通阀开度，用于将三通阀的入口压力调整控制在目标空气压力值；S3、将节气门出口调节至预设的初始位置；S4、维持节气门出口开度，调节电堆输出电流来控制平均单片电压，直到平均单片电压控制在电压上限值以下；S5、基于至少两级判断的结果，对应动态调整节气门出口的开口大小，并当电堆的实际输出电流满足小于等于第一预设值或当电堆的实际输出电流满足小于等于第一预设值且单片电池的电压值大于第二预设值时返回步骤S4。

技术研发人员：盛有冬,赵兴旺,罗玉兰,赵翼遥,魏来,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：2024/2/29