[发明专利]一种车载燃料电池装置及其控制方法

权利要求书

1.一种车载燃料电池装置，其特征在于，包括自带加热片的燃料电池电堆、入堆气体控制设备、冷却液温度调节设备、阻抗测量设备，以及控制器；其中，

阻抗测量设备的各电极分别与电堆内的一个电池单片连接；入堆气体控制设备的输出端分别与电堆的对应氢气、空气入口连接；电堆的冷却液输出端经冷却液温度调节设备与其冷却液输入端连接；控制器的输出端分别与电堆的加热片、冷却液温度调节设备的控制端连接；并且，

控制器，用于接收到用户的整车启动指令后，先获取入堆冷却液水温；以及，根据所述入堆冷却液水温启动加热片对电堆加热；检测加热完成后每一电池单片的阻抗值，输入预设阻抗-温度模型获得当前燃料电池温升评估指标；根据所述温升评估指标判断加热片是否正常，异常时启动冷却液温度调节设备升温，直到整车启动完成；

所述预设阻抗-温度模型通过如下步骤获得：

选取燃料电池电堆内靠近端板的电池单片作为起加热作用的电池单片，中间位置的电池单片作为非加热作用的电池单片；

获取燃料电池电堆的包括不同冷却液输出端水温、起加热作用的电池单片和非加热作用的电池单片的阻抗值之差、电池寿命对应的数据样本；

对上述数据样本进行拟合，通过最佳逼近方法确定电池寿命-阻抗值之差-冷却液输出端水温的函数曲线；

将上述函数曲线作为预设阻抗-温度模型；将实测所述阻抗值之差对应的冷却液输出端水温作为当前燃料电池温升评估指标，并将上述函数曲线中燃料电池的额定寿命的对应的冷却液输出端水温作为判断加热片是否正常的预设温升评估阈值。

2.根据权利要求1所述的车载燃料电池装置，其特征在于，所述控制器包括：

数据采集单元，用于采集电堆的入堆氢气、空气压力，入堆冷却液水温，出堆冷却液水温，发送至数据处理与控制单元；

数据处理与控制单元，用于接收到用户的整车启动指令后，获取所述入堆冷却液水温；以及，根据所述入堆冷却液水温启动加热片对电堆加热，检测加热完成后的每一电池单片的阻抗值，输入预设阻抗-温度模型获得当前燃料电池温升评估指标，然后，根据所述温升评估指标判断加热片是否正常，异常时启动冷却液温度调节设备对电堆加热，直到出堆冷却液水温高于阈值，再根据所述入堆氢气、空气压力启动电堆。

3.根据权利要求2所述的一种车载燃料电池装置，其特征在于，所述数据采集单元进一步包括：

温度传感器一，设置于电堆的冷却液输入端，用于实时采集入堆冷却液水温；

温度传感器二，设置于电堆的冷却液输出端，用于实时采集出堆冷却液水温；

温度压力一体传感器，设置于电堆的空气入口处，用于同时采集入堆空气压力和入堆空气温度。

4.根据权利要求3所述的车载燃料电池装置，其特征在于，所述数据采集单元还包括：

压力传感器一，设置于电堆的氢气入口处，用于实时采集入堆氢气压力；

压力传感器二，设置于电堆的排气口处，用于实时采集电堆出口处气体压力。

5.根据权利要求4所述的车载燃料电池装置，其特征在于，所述数据处理与控制单元执行如下程序：

接收到用户的整车启动指令后，获取所述入堆冷却液水温；

将所述入堆冷却液水温与预设阈值进行比较，判断整车是否处于低温自启动状态；

如果所述入堆冷却液水温大于等于阈值，判定整车处于非低温自启动状态，直接启动燃料电池电堆，直到电堆的入堆氢气、空气压力均满足预设需求，执行整车启动；

如果入堆冷却液水温小于阈值，判定整车处于低温自启动状态，先启动加热片对电堆进行加热，保持预设时间后，检测电堆内起加热作用的电池单片和非加热作用的电池单片的阻抗值，获取二者的阻抗值之差，输入预设阻抗-温度模型获得当前燃料电池温升评估指标，然后，根据所述温升评估指标与预设温升评估阈值比较判断所述加热片是否正常，如果所述温升评估指标大于预设温升评估阈值，判定所述加热片正常，启动燃料电池电堆，否则，判定所述加热片不正常，先启动冷却液温度调节设备对电堆补充加热，在加热过程中实时监测出堆冷却液水温，直到出堆冷却液水温高于阈值，再启动燃料电池电堆，执行整车启动。