[发明专利]用于燃料电池系统低温启动的控制方法和控制装置

说明书

本公开实施例公开了一种用于燃料电池系统低温启动的控制方法和控制装置。其中，所述控制方法包括：获取所述燃料电池的本体温度值；基于所述本体温度值确定所述燃料电池的上限电流值和电流拉载速率值；在所述燃料电池的最低单体电压值不低于预定阈值的情况下，基于所述电流拉载速率值提升所述燃料电池的加载电流至目标电流值，所述目标电流值不高于所述上限电流值。本公开实施例根据燃料电池不同的本体温度，设定不同的拉载速率和上限电流，使其稳定工作在低电压区间，产生更多热量以促进低温启动成果，且结合最低单体电压的变化趋势，进行加载电流速率的自适应修正，确保燃料电池不反极，保证启动成功率。

技术领域

本公开实施例涉及质子交换膜燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种用于燃料电池系统低温启动的控制方法和控制装置。

背景技术

目前全球石油资源日益枯竭，温室效应等环境问题愈加严峻。与传统内燃机、电动机等动力源相比，燃料电池在功率密度和环境友好程度上有很大优势。燃料电池是一种电化学装置，能将化学能直接转换为电能。由于燃料电池的能量转换过程不受卡诺循环限制，其能量转换效率较高。燃料电池工作过程中，消耗的燃料为氢气，反应产物是水，有害排放物为零，所以是最清洁的能源之一。

质子交换膜燃料电池是最具有商业化前景的清洁能量源之一。国内和国际知名车企、燃料电池主机厂已经逐步推出各种乘用车用、商用车用燃料电池产品。质子交换膜燃料电池以氢气为燃料，空气中的氧气为氧化剂，产物为清洁的水。由于产物水在低温下结冰，将造成一系列并发问题，因此其在零下环境中的低温启动能力以及启动策略制定一直是科学研究和工程开发工作中的重点课题和难题。

这里的低温启动即质子交换膜燃料电池从零下温度的环境中开始启动直到电池内部温度升高超过冰点的过程，被认为是限制质子交换膜燃料电池大规模商业化应用的瓶颈之一。燃料电池在低温工作时，其内部反应产生的水会根据不同温度以不同时间诱导成冰，如果温度在催化曾完全被冰覆盖之时仍低于冰点，燃料电池就会停机，这标志着低温启动失败。

现有技术研究发现，在低温启动过程中，燃料电池通过控制保持较低的工作电压，可增大浓差极化过电势，增加低温启动过程中的产热速率，从而达到电堆启动时快速加热的目的。其中，快速加载至上限电流是尽快实现低温启动的关键因素，当设定较小的拉载速率与上限电流时，燃料电池内部产生热量较少，这可能导致结冰速率大于融化速率，从而使得低温启动失败。当设定较大的拉载速率与上限电流，燃料电池内部产水的累积偏少以及阻抗偏高，使得欧姆损失增大，导致燃料电池电压低于保护电压，也会导致启动失败。可见，拉载速率和上限电流过高或者过低均会导致低温启动失败，这样，如何快速将温度升高到冰点以上成为燃料电池低温启动成功的关键。

发明内容

本公开实施例提供了一种用于燃料电池系统低温启动的控制方法、装置、存储介质及电子设备，以至少解决现有的燃料电池无法快速将温度提升至冰点以上从而实现低温启动的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种用于燃料电池的低温启动的控制方法，包括：获取所述燃料电池的本体温度值；基于所述本体温度值确定所述燃料电池的上限电流值和电流拉载速率值；在所述燃料电池的最低单体电压值不低于预定阈值的情况下，基于所述电流拉载速率值提升所述燃料电池的加载电流至目标电流值，所述目标电流值不高于所述上限电流值。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括，当所述燃料电池的最低单体电压值低于预定阈值的情况下，对所述电流拉载速率值进行修正。

在一个示例性实施例中，所述对所述电流拉载速率值进行修正，包括：获取所述燃料电池在当前时刻的第一单体电压值和上一时刻的第二单体电压值；基于所述第一电压值和所述第二电压值确定修正后的电流拉载速率值。

在一个示例性实施例中，所述修正后的电流拉载速率值通过以下公式确定：

其中，V_n为第一单体电压值，V_n-1为第二单体电压值，k为调整系数。