[发明专利]一种车载燃料电池装置及其控制方法

说明书

本发明提供了一种车载燃料电池装置及其控制方法，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法判断加热片是否正常工作及其有效性的问题。该装置包括燃料电池电堆、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电池单片连接。接收到用户的整车启动指令后，控制器先获取入堆冷却液水温，然后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，根据预设阻抗‑温度模型获得当前燃料电池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。实现了燃料电池系统中加热片的故障诊断及其控制。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种车载燃料电池装置及其控制方法。

背景技术

氢能燃料电池汽车是一种具有广阔发展前景的新能源汽车，其具有加氢时间短、续驶里程长等诸多优点。车载燃料电池装置通常包含燃料电池电堆和外围氢气、空气、冷却等零部件系统，电堆包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板等。

燃料电池系统在低温环境中自启动时存在端板效应问题，现有的解决方案通常是在端板或者单片间添加加热片或者加热膜，如专利CN111180758B，但由于加热片或者加热膜的厚度不够，没有添加温度传感器，因此无法判断加热单元是否正常工作及非正常工作时如何解决燃料电池的低温启动问题。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种车载燃料电池装置及其控制方法，用以解决现有技术无法判断加热片是否正常工作及其有效性的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种车载燃料电池装置，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；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升温，直到整车启动完成。

上述技术方案的有益效果如下：解决了燃料电池系统端板处加热片的故障诊断及控制问题。一旦检测到入堆冷却液水温过低，则启动加热片对电堆进行适度加热，在加热片故障的情况下启动冷却液温度调节设备对电堆升温，解决了燃料电池系统在低温环境中冷启动时存在的端板效应问题。

基于上述装置的进一步改进，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。

上述进一步改进方案的有益效果是：对控制器的组成进行进一步限定，通过监测电堆的入堆氢气、空气压力，入堆冷却液水温、出堆冷却液水温，使得加热片的控制更加精准。在加热片故障时，启动备用的冷却液温度控制系统（冷却液温度调节设备）对电堆进行温度提升，极大地增加了燃料电池的使用范围。

进一步，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；