[发明专利]一种车载燃料电池发动机系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种车载燃料电池发动机系统及其控制方法，属于燃料电池发动机技术领域，解决了现有技术燃料电池小功率输出时缺可靠控制方法且待机时能源浪费的问题。该系统包括电堆、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。空气依次经空压机、进气节气门、中冷器进入电堆，排氢阀、尾排气节气门分别设置于氢气出堆口、空气出堆口。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；如果大于，控制电堆按整车需求功率输出；否则，识别电堆的实时输出功率是否超过额定阈值，如果是，电堆降载并吹扫，直到不超过额定阈值后，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。

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，尤其涉及一种车载燃料电池发动机系统及控制方法。

背景技术

燃料电池，是将化学能转化为电能的一种高效的能量转化装置。通过氢气和氧气发生反应，产生电能。氢气通过外部氢气瓶提供，再通过减压装置后进入电堆内部；空气通过空压机将外部环境中的气体压缩后进入电堆内部。

燃料电池发动机正常运行时，空气和氢气在电堆内部发生反应，对外输出的功率根据外部需求进行相应变化。当燃料电池发动机在整车上应用时，主要是根据整车上的动力电池或电机的需求进行输出。当整车一段时间内无功率需求或者仅有很小的功率需求时，燃料电池发动机执行原有的控制模式，会造成对整车上的动力电池充电，导致整车上的锂电池出现问题。

目前，现有技术缺少一种在整车进行无功率输出或小功率输出的有效、合理的燃料电池发动机控制方法。此外，现有燃料电池发动机系统在待机模式时电堆单片可能出现高电位，在待机模式时仍进行持续发电消耗整车上氢瓶内的氢气，造成了能源浪费。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种车载燃料电池发动机系统，用以解决现有技术燃料电池小功率输出时缺可靠控制方法且待机时能源浪费的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种车载燃料电池发动机系统，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。

上述技术方案的有益效果如下：给出了一种在整车进行无功率输出或小功率输出的有效、合理的燃料电池发动机控制方法。当整车一段时间无功率需求时，则燃料电池发动机系统通过执行上述程序，可实现无功率或小功率的负输出模式，避免对整车上动力电池充电，导致整车上锂电池出现问题。在电堆从正常运行到待机的过程中，增加了吹扫动作，排出了电堆内的多余液体，可有效改善现有技术在待机模式时电堆单片可能出现高电位的问题，在待机模式时采用非持续发电模式，有利于节省能源。

基于上述系统的进一步改进，该系统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。

上述进一步改进方案的有益效果是：增加了入堆氢气控制设备，通过上述入堆氢气设备可用于精准地调节入堆氢气的流量、压力，使得电堆的输出功率控制更加精准。

进一步，该系统还包括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；DC-DC转换器控制端与发动机控制器的输出端连接；