[发明专利]一种燃料电池低温启动控制系统

说明书

本发明提供了一种燃料电池低温启动控制系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术未考虑电堆内单片间的不一致性导致低温启动易失败的问题。该系统包括电堆、氢气进气调控装置、空气进气调控装置、吹扫电磁阀、调压阀和控制器。控制器在燃料电池每次关机时，执行吹扫程序对电堆吹扫，吹扫结束后，获取电堆内所有的单片电池阻抗值建立阻抗分布特征图谱；以及，在燃料电池每次启动之前获取电堆的实时温度，结合上一次关机时建立的阻抗分布特征图谱评估启动成功的可能性；如果能成功启动，进一步根据图谱特征调整燃料电池的控制参数以优化预设启动策略，否则，发出告警信息。实现了燃料电池低温启动的预判与控制，提高了燃料电池系统的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池低温启动控制系统。

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，具有加氢时间短、续驶里程长等诸多优点。其搭载的燃料电池系统通常包含电堆和外围氢气、空气、冷却等零部件。

电堆由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板等组成，由于1片电池的理论电压为1.23V，通常通过几百片电池并联实现大功率输出。在低温启动过程中，电堆内部的水容易结冰，堵塞空气、氢气等气体传输路径，并导致材料塌陷和剥离等，因此合理有效地控制电堆内部水的状态至关重要。

现有技术在发动机关机时，会采取吹扫操作，带走电堆内部残留水分。但由于目前燃料电池系统的功率越来越大，片数越来越多，吹扫过程中，单片间的不一致性越来越显著，成为了导致低温启动失败的重要因素。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种燃料电池低温启动控制系统，用以解决现有技术未考虑电堆内单片间的不一致性导致低温启动易失败的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池低温启动控制系统，包括电堆、氢气进气调控装置、空气进气调控装置、吹扫电磁阀、调压阀和控制器；其中，

电堆的空气进口接空气进气调控装置，空气尾气出口接调压阀，氢气进口接氢气进气调控装置，氢气尾气出口接吹扫电磁阀；

控制器，用于在燃料电池每次关机时，执行燃料电池吹扫程序以对电堆吹扫，吹扫结束后，获取电堆内所有的单片电池阻抗值建立阻抗分布特征图谱；以及，在燃料电池每次启动之前获取电堆的实时温度，结合上一次关机时建立的阻抗分布特征图谱评估本次启动成功的可能性；以及，如果能够成功启动，根据上述阻抗分布特征图谱调整燃料电池的各控制参数以优化预设启动策略，否则，发出告警信息。

上述技术方案的有益效果如下：燃料电池低温启动控制系统通过在关机吹扫结束时采集并记录所有单片的阻抗值，建立阻抗分布特征图谱，根据下次低温启动时的温度信息和阻抗分布特征图谱信息评估启动成功的可能性，并根据阻抗分布特征图谱调整启动过程中的策略参数，实现了燃料电池系统低温启动的预测性判断与控制，提高了燃料电池系统的可靠性和安全性。

基于上述系统的进一步改进，该燃料电池低温启动控制系统还包括氢气循环装置；其中，

氢气循环装置的输入端接电堆的氢气尾气出口，其输出端接电堆的氢气进口，其控制端接控制器的输出端。

进一步，该燃料电池低温启动控制系统还包括冷却液调控装置；其中，

冷却液调控装置的输入端接电堆的冷却液出口，其输出端接电堆的冷却液入口，其控制端接控制器的输出端。

进一步，所述冷却液调控装置进一步包括节温器、散热器、水泵；其中，

节温器的输入端一经水泵接电堆的冷却液出口，输入端二依次经散热器、水泵后接电堆的冷却液出口，输出端接电堆的冷却液入口；

散热器、水泵、节温器的控制端分别接控制器的输出端。

进一步，所述控制器进一步包括：