[发明专利]一种车载燃料电池发动机系统及控制方法

权利要求书

1.一种车载燃料电池发动机系统，其特征在于，包括电堆、空压机、进气节气门、中冷器、尾排气节气门、排氢阀和发动机控制器；其中，

电堆的空气入堆口依次经中冷器、进气节气门与空压机的输出端连接，氢气出堆口与排氢阀连接，空气出堆口与尾排气节气门连接；

发动机控制器，用于定时判断整车需求功率是否大于燃料电池的最低输出功率；以及，如果大于，控制电堆按整车需求功率输出；否则，监测电堆的实时输出功率，识别该实时输出功率是否超过额定阈值，如果是，控制电堆降载并执行吹扫，直到不超过额定阈值后，控制电堆放电，使得电堆的单片电压指标达到指定阈值范围，执行待机。

2.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机系统，其特征在于，还包括入堆氢气控制设备；

所述入堆氢气控制设备进一步包括氢喷设备和控制阀；其中，所述氢喷设备用于控制入堆氢气的流量、压力，其输出端经所述控制阀与电堆的氢气入堆口连接；并且，所述氢喷设备、控制阀的控制端分别与发动机控制器的输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的车载燃料电池发动机系统，其特征在于，还包括DC-DC转换器和空气过滤器；其中，

整车负载经所述DC-DC转换器与燃料电池的供电端连接；所述DC-DC转换器的控制端与发动机控制器的输出端连接；

所述空气过滤器的输出端与空压机的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的车载燃料电池发动机系统，其特征在于，还包括入堆冷却液控制设备；

所述入堆冷却液控制设备进一步包括节温器、散热器和水泵；其中，电堆的冷却液出口经水泵分别与散热器的输入端、节温器的端口二连接；散热器的输出端与节温器的端口一连接；节温器的端口三与电堆的冷却液入口连接。

5.根据权利要求1、2、4之一所述的车载燃料电池发动机系统，其特征在于，所述控制器进一步包括：

数据采集单元，用于实时获取整车需求功率、电堆的输出功率、电堆内每一单片电池的电压，发送至数据处理与控制单元；

数据处理与控制单元，用于定时判断接收的整车需求功率是否大于燃料电池的最低输出功率，如果大于，控制电堆按整车需求功率输出，否则，监测电堆的实时输出功率，识别该实时输出功率是否超过额定阈值，如果是，控制电堆降载并执行吹扫，直到不超过额定阈值后，控制电堆放电，使得电堆的单片电压指标达到指定阈值范围后，执行待机。

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

定时获取当前时刻的整车需求功率；

判断整车需求功率是否大于燃料电池的最低输出功率，如果大于，控制电堆按所述整车需求功率输出，否则，执行下一步；

监测电堆的实时输出功率，判断该实时输出功率是否大于等于事先标定的正常待机时的额定阈值；如果是，控制电堆降载并执行吹扫，直到不超过额定阈值后，继续执行下一步；否则，直接执行下一步；

控制电堆执行待机准备，关闭尾排气节气门、排氢阀；

控制电堆执行放电，监测电堆内每一单片电池的电压，获得电堆的单片电压指标，直到电堆的单片电压指标达到指定阈值范围，停止放电；

控制电堆执行待机，调整燃料电池氢腔处于恒压，燃料电池水泵功率处于额定值，空压机以额定最低转速运行，排氢阀以固定占空比开启，使得电堆消耗达到最低。

7.根据权利要求6所述的车载燃料电池发动机系统，其特征在于，所述额定阈值为电堆正常工作时额定功率的20%~40%；

所述指定阈值范围为小于每一单片电池的目标电压阈值。