CN112397748B - 一种燃料电池系统启动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的燃料电池系统启动控制方法及装置，应用于燃料电池技术领域，所述方法响应启动指令，调节燃料电池电堆的空气供给参数、氢气供给参数及冷却液供给参数，在各供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，控制器按预设电流斜率增大燃料电池电堆的输出电流，并在燃料电池电堆的输出电流达到预设电流阈值且空压机转速达到预设空压机转速阈值后维持系统的当前状态，然后基于燃料电池电堆的输出电流累计发热量，直至燃料电池电堆的发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。本控制方法可以在取消加热装置的前提下快速完成低温冷启动，有助于优化车辆用户体验、降低燃料电池系统的整体成本。

Description

一种燃料电池系统启动控制方法及装置

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统启动控制方法及装置。

背景技术

燃料电池系统在极端低温环境下，比如-30℃，充分冷浸后，燃料电池电堆和冷却液都将处于0℃以下，如果此种情况下按照预设电流值启动燃料电池系统，由于燃料电池电堆和冷却液的热容较大、升温慢，反应过程生成的大量的水会在低温下冻结，进而堵塞反应气体传输通道，最终导致燃料电池系统启动失败。

为解决这一问题，现有的燃料电池系统大都额外设置有加热装置，如PTC加热器，在启动燃料电池系统前，首先开启加热装置为燃料电池系统加热，使燃料电池系统逐渐升温，直至脱离低温状态后进行启动，以达到提高燃料电池系统冷启动成功率的目的。

然而，现有技术通过增加额外加热装置，以辅助燃料电池系统完成冷启动的方式，势必会增加燃料电池系统的整体成本，不利于燃料电池系统的成本控制，且现有额外加热装置的加热功率较小、时长较长，用户体验差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池系统启动控制方法及装置，以在取消加热装置的前提下完成冷启动，有助于降低燃料电池系统的整体成本、缩短启动时长，改善用户体验，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种燃料电池系统启动控制方法，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气压缩机、氢气循环泵，所述方法包括：

响应启动指令，按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，以调节与所述空压机转速对应的空气供给参数以及与所述循环泵转速对应的氢气供给参数；

在所述空气供给参数和所述氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

若所述输出电流达到预设电流阈值且所述空压机转速达到预设空压机转速阈值，停止增大所述空气压缩机的转速，并控制所述空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大所述燃料电池电堆的输出电流，并控制所述燃料电池电堆输出当前电流；

基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，直至所述发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

可选的，所述按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流，包括:

监测所述燃料电池系统的净输出功率；

若所述净输出功率不超过预设功率阈值，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

若所述净输出功率超过所述预设功率阈值，暂停增大所述空压机转速或暂停增大所述燃料电池电堆的输出电流，直至所述净输出功率低于所述预设功率阈值。

可选的，所述按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，包括：

按空压机初始转速控制所述空气压缩机转动，其中，所述空压机初始转速为所述燃料电池电堆建立开路电压时所对应的空压机转速；

按循环泵初始转速控制所述氢气循环泵转动，其中，所述循环泵初始转速为所述燃料电池电堆建立开路电压时所对应的循环泵转速；

若所述燃料电池电堆建立开路电压，按第一预设转速斜率增大所述空气压缩机的空压机转速；

根据氢气循环流量要求，增大所述氢气循环泵的循环泵转速。

可选的，所述基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，包括：

以按所述预设电流斜率增大所述输出电流时对应的时刻为起始时刻，累计所述燃料电池电堆的发热量。

可选的，本发明第一方面提供的燃料电池系统启动控制方法，还包括：

所述循环泵转速达到预设循环泵转速阈值，停止增大所述氢气循环泵的转速，并控制所述氢气循环泵以当前转速运行。

可选的，在完成冷启动后，所述方法还包括：

按预设低温运行控制策略控制所述燃料电池系统运行，并监测冷却液温度；

判断所述冷却液温度是否满足预设退出条件；

若所述冷却液温度满足所述预设退出条件，退出所述预设低温运行控制策略。

可选的，所述按预设低温运行控制策略控制所述燃料电池系统运行，包括：

开启冷却液小循环路径；

控制所述冷却水泵按预设循环转速转动，以使冷却液在所述小循环路径内流动，其中，所述预设循环转速基于满足冷却液循环的最低扬程时对应的冷却水泵转速设定；

在预设电流范围内响应整车功率需求，并在预设空压机转速范围内控制所述空气压缩机转动。

可选的，所述监测冷却液温度，包括：

获取所述燃料电池电堆的冷却液出口的冷却液温度，得到第一冷却液温度；

获取所述燃料电池电堆的冷却液入口的冷却液温度，得到第二冷却液温度；

所述判断所述冷却液温度是否满足预设退出条件，包括：

若所述第一冷却液温度达到第一温度阈值，且所述第二冷却液温度达到第二温度阈值，判定所述冷却液温度满足预设退出条件；

若所述第一冷却液温度未达到所述第一温度阈值，或者，所述第二冷却液温度未达到所述第二温度阈值，判定所述冷却液温度未满足所述预设退出条件。

可选的，若与所述整车功率需求对应的燃料电池电堆输出电流超过所述预设电流范围的上限值，按第二预设转速斜率降低所述空气压缩机的空压机转速。

第二方面，本发明提供一种燃料电池系统启动控制装置，包括：

响应单元，用于响应启动指令，按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，以调节与所述空压机转速对应的空气供给参数以及与所述循环泵转速对应的氢气供给参数；

第一控制单元，用于在所述空气供给参数和所述氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

第二控制单元，用于若所述输出电流达到预设电流阈值且所述空压机转速达到预设空压机转速阈值，停止增大所述空气压缩机的转速，并控制所述空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大所述燃料电池电堆的输出电流，并控制所述燃料电池电堆输出当前电流；

计算单元，用于基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，直至所述发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

基于上述技术方案，本发明提供的燃料电池系统启动控制方法中，控制器响应启动指令，调节燃料电池电堆的空气供给参数和氢气供给参数，在空气供给参数和氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，控制器按预设电流斜率增大燃料电池电堆的输出电流，并在燃料电池电堆的输出电流达到预设电流阈值且空压机转速达到预设空压机转速阈值后，停止增大空气压缩机的转速，并控制空气压缩机以当前转速运行，同时，停止增大燃料电池电堆的输出电流，并控制燃料电池电堆输出当前电流，即将燃料电池系统稳定在当前状态，然后基于燃料电池电堆的输出电流累计发热量，直至燃料电池电堆的发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。本控制方法在燃料电池系统启动过程中，按照预设电流斜率逐渐增大燃料电池系统的输出电流，且在电流加载过程中适时地暂停电堆电流加载与空压机转速提升，与现有技术中直接按照预设电流值进行冷启动的方式相比，可以避免系统启动过程对外部功率的需求过大而导致低温启动失败，同时，以燃料电池系统发热量为冷启动是否成功的判定条件，可以提前判断冷启动是否成功，快速响应整车功率请求，避免因为燃料电池电堆冷却液温度上升过慢而延迟整车功率请求的响应，因此，可以在取消加热装置的前提下，依靠电堆自身产热完成冷启动，有助于提升整车请求功率的响应，并降低燃料电池系统的整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种燃料电池系统启动控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种燃料电池系统启动控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种燃料电池系统启动控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了能够清楚、准确的阐明本发明实施例提供的燃料电池系统控制方法，首先对本发明实施例述及的燃料电池系统进行简要介绍。燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气压缩机、氢气循环泵，以及冷却水泵。当然还包括有空气压缩机对应的空气供给管路，氢气循环泵对应的氢气供给管路、氢气循环管路、冷却水泵所在的冷却液循环路径，具体的，冷却液循环路径还包括小循环路径和大循环路径等。

其中，燃料电池电堆是燃料电池系统的核心部件，主要用于生成电功率，对外输出电流，并且，在燃料电池电堆工作的过程中，燃料电池电堆还会产生大量的热量，本发明实施例所提供的控制方法，同样需要利用燃料电池电堆工作过程中产生的热量，解决燃料电池系统的冷启动问题。

空气压缩机用于为燃料电池电堆提供满足一定压力要求和流量要求的空气，氢气喷射器和氢气循环泵主要用于为燃料电池电堆提供满足一定压力和流量要求的氢气。冷却水泵则主要用于驱动冷却液在指定的循环路径内流动，以达到控制燃料电池电堆温度的目的。在实际应用中，空气压缩机、氢气循环泵，以及冷却水泵都属于耗能元件，消耗燃料电池电堆的输出功率。

需要说明的是，上述内容只是对燃料电池系统的简要介绍，对于燃料电池系统的具体构成可以参照现有技术实现，本发明对此不做限定。

基于上述内容，参见图1，图1是本发明实施例提供的一种燃料电池系统启动控制方法流程图，该方法可应用于燃料电池系统控制器，以及其他能够对燃料电池系统进行控制的控制器，显然，该控制器在某些情况下也可选用网络侧的服务器实现；参照图1，本发明实施例提供的燃料电池系统启动控制方法，可以包括：

S100，响应启动指令，按预设方式增大空气压缩机的空压机转速和氢气循环泵的循环泵转速，以调节与空压机转速对应的空气供给参数以及与循环泵转速对应的氢气供给参数。

燃料电池系统控制器接收并响应启动指令，该启动指令可以来自于整车控制器，当然，也可以来自于其他能够向燃料电池系统控制器发送启动指令的控制器，本发明对于启动指令的具体来源不做限定。

可选的，在得到启动指令后，首先应控制燃料电池电堆建立开路电压。具体的，按空压机初始转速控制空气压缩机转动，为燃料电池电堆提供反应所需空气，同时，按循环泵初始转速控制氢气循环泵转动，为燃料电池电堆提供反应所需氢气。需要说明的是，在本发明各实施例中，只对本发明涉及的燃料电池系统的主要构成部件的控制过程进行介绍，对于本发明实施例所提供的启动控制方法中并未做出改进的控制过程不再详细展开，比如，在为燃料电池电堆提供氢气时，还需要同步的控制氢气喷射器的动作，在具体实现的过程中，可以参照现有技术的实现方法完成，本发明对此不做限定。

可选的，前述空压机初始转速为燃料电池电堆建立开路电压时所对应的空压机转速，即燃料电池电堆建立开路电压所需的最低空压机转速，相应的，循环泵初始转速为燃料电池电堆建立开路电压时所对应的循环泵转速，是燃料电池电堆建立开路电压所需的最低循环泵转速。在实际应用中，空压机初始转速和循环泵初始转速均可以通过试验手段确定。

可以想到的是，在此步骤中，由于燃料电池电堆还未输出功率，空气压缩机和氢气循环泵的电源来自于动力电池，由于本发明实施例中采用了满足燃料电池电堆建立开路电压所需的最低的空压机转速和循环泵转速，因此，在此步骤中消耗的动力电池的电量是很小的。

进一步的，在燃料电池电堆建立开路电压之后，按第一预设转速斜率增大空气压缩机的空压机转速，以调节与空压机转速对应的空气供给参数，其中，空气供给参数主要包括空气压力和空气流量；同时，根据氢气循环流量要求，增大氢气循环泵的循环泵转速至预设循环泵转速阈值，以调节与循环泵转速对应的氢气供给参数，在本发明实施例中，主要指氢气循环流量。

需要说明的是，在本步骤中，需要持续的按照上述控制方式增大空压机转速，使的燃料电池电堆处于过供给状态。对于何时停止增大空压机转速，将在后续内容中详细介绍，此处暂不展开。

S110，在空气供给参数和氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，按预设电流斜率增大燃料电池电堆的输出电流。

在空气供给参数和氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，即在空气压力、空气流量、氢气流量都满足燃料电池电堆输出电流需求的情况下，即可按照预设电流斜率增大燃料电池电堆的输出电流。

可以想到的是，对于预设电流加载条件的设定，需要针对不同的燃料电池电堆的具体参数进行设置，即需要针对具体的燃料电池电堆，确定燃料电池电堆能够向外输出电流时对应的空气压力、空气流量和氢气压力，并基于此时的参数值设置预设电流加载条件。

可以想到的是，在按照预设电流斜率增大燃料电池电堆输出电流时，由于此时燃料电池电堆以及冷却液的温度依然很低，燃料电池电堆的性能存在偏差，有可能造成燃料电池系统的净输出功率超出整车动力系统能够承受的范围，因此，需要在按照预设电流斜率增大燃料电池电堆输出电流的过程中，对燃料电池电堆以及空气压缩机的工作过程进行一定的干预。

具体的，在空气供给参数和氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，开始控制燃料电池电堆输出电流，并监测燃料电池系统的净输出功率，如果净输出功率不超过预设功率阈值，则继续按预设电流斜率增大燃料电池电堆的输出电流；如果净输出功率超过预设功率阈值，则暂停增大空压机转速或暂停增大燃料电池电堆的输出电流，直至净输出功率低于预设功率阈值。其中，预设功率阈值可以基于整车应用要求、试验数据或控制经验设定。

S120，判断是否燃料电池电堆的输出电流达到预设电流阈值，且空压机转速达到预设空压机转速阈值，若是，执行S130，若否，返回执行S110。

可选的，本发明实施例中述及的预设电流阈值是基于为维持燃料电池电堆能够支持冷却系统小循环路径中冷却液升温至0℃以上，而不会导致燃料电池电堆结冰时的最低输出电流设置的，当燃料电池电堆的输出电流达到预设电流阈值时，即可判定：燃料电池电堆维持当前的输出电流，就可以保证冷却系统小循环路径中的冷却液可以升高至0℃以上，而且，燃料电池电堆不会结冰。而预设空压机转速阈值可以设置为空气压缩机的最大转速。

若满足上述两个条件，则执行S130；相反的，即燃料电池电堆的输出电流未达到预设电流阈值，或者，空压机转速未达到预设空压机转速阈值，返回执行S110。

S130，停止增大空气压缩机的转速，并控制空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大燃料电池电堆的输出电流，并控制燃料电池电堆输出当前电流。

在燃料电池电堆的输出电流达到预设电流阈值，且空压机转速达到预设空压机转速阈值的情况下，维持燃料电池系统的当前状态不变。具体的，停止增大空气压缩机的转速，并控制空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大燃料电池电堆的输出电流，并控制燃料电池电堆输出当前电流。

在此工况下，燃料电池电堆处于低功率输出、空气压缩机等辅助部件高高功耗状态，燃料电池系统整体则处于低净功率输出状态。

可选的，在控制氢气循环泵增大转速的过程中，同样需要对氢气循环泵的具体转速予以关注和控制，考虑到氢气循环泵的功耗一般较低，在燃料电池电堆建立开路电压之后，即使进一步提高循环泵转速也不会超出整车供电能力，因此，氢气循环泵的控制过程，可以不参考燃料电池电堆的输出电流和空压机转速的变化情况，而是采用单独控制的方式完成。具体的，可以设置一预设循环泵转速阈值，在增大氢气循环泵转速的过程中，如果循环泵转速达到预设循环泵转速阈值，则停止增大氢气循环泵的转速，并控制氢气循环泵以当前转速运行。

S140，基于燃料电池电堆的输出电流累计燃料电池电堆的发热量，直至燃料电池电堆的发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

将燃料电池系统维持上述状态不变之后，进一步计算燃料电池电堆的发热量。可选的，可以将按预设电流斜率增大输出电流时对应的时刻，即燃料电池电堆开始向外输出电流的时刻，为起始时刻，累计燃料电池电堆的发热量。

可选的，在确定计算发热量的起始时刻之后，可以按照如下公式计算燃料电池电堆的发热量：

Q＝c×∑I×ΔU×Δt

其中，Q表示燃料电池的发热量；

c表示燃料电池电堆中单体电池的数量；

I表示燃料电池系统的输出电流；

△U表示燃料电池电堆理论输出电压与实际输出电压的差值；

△t表示从计算单位时间产热量所取的单位时间间隔。

当燃料电池电堆的发热量达到预设发热量阈值时，便可确定冷启动成功，相应的，如果燃料电池电堆的发热量并未达到预设发热量阈值，则继续维持燃料电池系统的当前状态，以便燃料电池电堆继续工作，产生热量。对于预设发热量阈值，对应的是确保燃料电池电堆不会发生结冰时的发热量。在实际应用中，可以根据试验数据，以及实际运行经验确定，本发明对于预设发热量阈值的具体选取不做限定。

可选的，在等待燃料电池电堆发热的过程中，还可以对燃料电池电堆的工作状态进行监控。具体的，可以监测燃料电池电堆整体的输出电压，以及燃料电池电堆中各电池单体的输出电压，在等待燃料电池电堆发热的过程中，需要维持燃料电池电堆整体的输出电压不低于第一预设电压值，同时，还需要维持各燃料电池单体的输出电压不低于第二预设电压值，从而确保燃料电池电堆的稳定工作。

可选的，在上述控制过程中，为了尽快提高燃料电池电堆的温度，还可以禁止燃料电池系统中的冷却水泵工作，即禁止冷却液循环，避免热量散失。

综上所述，本燃料电池系统启动控制方法，在燃料电池系统启动过程中，按照预设电流斜率逐渐增大燃料电池系统的输出电流，且在电流加载过程中适时地暂停电堆电流加载与空压机转速提升，与现有技术中直接按照预设电流值进行冷启动的方式相比，可以避免系统启动过程对外部功率的需求过大而导致低温启动失败，同时，以燃料电池系统发热量为冷启动是否成功的判定条件，可以提前判断冷启动是否成功，快速响应整车功率请求，避免因为燃料电池电堆热量过低而发生结冰，因此，可以在取消加热装置的前提下，依靠电堆自身产热完成冷启动，有助于提升整车请求功率的响应，并降低燃料电池系统的整体成本。

在燃料电池系统完成冷启动过程后，仅仅是燃料电池电堆本体以及燃料电池电堆内部的冷却液温度较高，系统内其他位置的冷却液温度依然很低，要使燃料电池系统尽快的进入正常工作状态，还需要提高系统内其他位置的冷却液温度。

基于上述内容，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种燃料电池系统启动控制方法的流程图，在图1所示流程的基础上，该方法还包括：

S200，按预设低温运行控制策略控制燃料电池系统运行，并监测冷却液温度。

可选的，按预设低温运行控制策略控制燃料电池系统运行的具体过程可以包括：

首先，开启冷却液小循环路径，并控制冷却水泵按预设循环转速转动，以使冷却液在小循环路径内流动，其中，本实施例中述及的预设循环转速是基于满足冷却液循环的最低扬程时对应的冷却水泵转速设定的，冷却水泵按照该预设循环转速转动时，即可使得冷却液在小循环路径内稳定流动，同时，还可以保证燃料电池电堆的稳定运行，避免出现冷却液温度的快速变化。

进一步的，预设低温运行控制策略还包括在预设电流范围内响应整车功率需求，并在预设空压机转速范围内控制空气压缩机转动。

具体的，由于冷却液温度较低，冷却液循环过程中燃料电池电堆的发电性能受到部分限制，燃料电池电堆的输出电流将控制在预设电流范围内，其中，预设电流范围的下限值为维持燃料电池电堆能支持小循环路径内冷却液温度能够上升至0℃以上，且不会导致燃料电池电堆结冰的最低工作电流，即前述预设电流阈值；而预设电流范围的上限值则为冷却液温度上升至0℃前燃料电池电堆允许工作的最大电流。

可选的，如果此时接收到整车功率需求，燃料电池系统控制器可按预设的供电电流斜率提高燃料电池电堆的输出电流，以提升系统净输出功率。当与整车功率需求对应的燃料电池电堆输出电流超过预设电流范围的上限值时，系统控制器第二预设转速斜率降低空气压缩机的空压机转速，以降低辅助系统损耗，进一步提升系统净输出功率；相应的，当整车需求功率下降时，则提高空压机转速、降低燃料电池电堆的输出电流，以实现系统净输出功率下降的需求。

可以想到的是，与燃料电池电堆的预设电流范围类似的，燃料电池系统的净输出功率也存在对应的功率范围，该功率范围的下限值一般不大于车辆低温怠速运行过程所需最低能量，如动力电池PTC、空调暖风PTC等零件功耗，该功率范围的上限值不小于该系统额定功率的50％，能支持车辆驱动电机请求功率，实现车辆一定车速运行。

同时，预设空压机转速范围的下限值是为维持燃料电池电堆在以预设电流范围上限值工作时，满足空气供给量所对应的最低转速，而预设空压机转速范围的上限值则为空气压缩机的最大转速。

S210、判断冷却液温度是否满足预设退出条件，若是，执行S220，若否，返回S200。

可以想到的是，在控制冷却液循环的过程中，燃料电池电堆的冷却液出口的冷却液温度首先升高，冷却液入口的冷却液温度在一段时间内依然较低，因此，有必要基于不同位置的冷却液温度设置预设退出条件。

具体的，获取燃料电池电堆的冷却液出口的冷却液温度，得到第一冷却液温度，同时，获取燃料电池电堆的冷却液入口的冷却液温度，得到第二冷却液温度。

如果第一冷却液温度达到第一温度阈值，且第二冷却液温度达到第二温度阈值，判定冷却液温度满足预设退出条件；相反的，如果所得第一冷却液温度未达到第一温度阈值，或者，所得第二冷却液温度未达到第二温度阈值，则判定冷却液温度未满足预设退出条件。其中，第一温度阈值和第二温度阈值可以基于试验数据或设计经验确定，本发明对于第一温度阈值和第二温度阈值的具体取值不做限定。

S220、退出预设低温运行控制策略。

在满足前述预设退出条件后，即退出预设低温运行控制策略，进入常规运行状态。

综上所述，本发明实施例提供的燃料电池系统启动控制方法，不仅能够在取消外加热装置的情况下，完成冷启动过程，同时，还可以以预设低温运行控制策略运行，在一定范围内满足整车的功率需求，从而有效缩短燃料电池系统的整体启动时长，快速响应整车的功率需求。

下面对本发明实施例提供的燃料电池系统启动控制装置进行介绍，下文描述的燃料电池启动控制装置可以认为是为实现本发明实施例提供的燃料电池启动控制方法，在中央设备中需设置的功能模块架构；下文描述内容可与上文相互参照。

图3为本发明实施例提供的一种燃料电池系统启动控制装置的结构框图，参照图3，该装置可以包括：

响应单元10，用于响应启动指令，按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，以调节与所述空压机转速对应的空气供给参数以及与所述循环泵转速对应的氢气供给参数；

第一控制单元20，用于在所述空气供给参数和所述氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

第二控制单元30，用于若所述输出电流达到预设电流阈值且所述空压机转速达到预设空压机转速阈值，停止增大所述空气压缩机的转速，并控制所述空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大所述燃料电池电堆的输出电流，并控制所述燃料电池电堆输出当前电流；

计算单元40，用于基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，直至所述发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气压缩机、氢气循环泵，所述方法包括：

响应启动指令，按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，以调节与所述空压机转速对应的空气供给参数以及与所述循环泵转速对应的氢气供给参数；

在所述空气供给参数和所述氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，监测所述燃料电池系统的净输出功率；

若所述净输出功率不超过预设功率阈值，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

若所述净输出功率超过所述预设功率阈值，暂停增大所述空压机转速或暂停增大所述燃料电池电堆的输出电流，直至所述净输出功率低于所述预设功率阈值；

若所述输出电流达到预设电流阈值且所述空压机转速达到预设空压机转速阈值，停止增大所述空气压缩机的转速，并控制所述空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大所述燃料电池电堆的输出电流，并控制所述燃料电池电堆输出当前电流；

基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，直至所述发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

2.根据权利要求1所述燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，所述按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，包括：

按空压机初始转速控制所述空气压缩机转动，其中，所述空压机初始转速为所述燃料电池电堆建立开路电压时所对应的空压机转速；

按循环泵初始转速控制所述氢气循环泵转动，其中，所述循环泵初始转速为所述燃料电池电堆建立开路电压时所对应的循环泵转速；

若所述燃料电池电堆建立开路电压，按第一预设转速斜率增大所述空气压缩机的空压机转速；

根据氢气循环流量要求，增大所述氢气循环泵的循环泵转速。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，所述基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，包括：

以按所述预设电流斜率增大所述输出电流时对应的时刻为起始时刻，累计所述燃料电池电堆的发热量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，还包括：

若所述循环泵转速达到预设循环泵转速阈值，停止增大所述氢气循环泵的转速，并控制所述氢气循环泵以当前转速运行。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，在完成冷启动后，所述方法还包括：

按预设低温运行控制策略控制所述燃料电池系统运行，并监测冷却液温度；

判断所述冷却液温度是否满足预设退出条件；

若所述冷却液温度满足所述预设退出条件，退出所述预设低温运行控制策略。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，所述按预设低温运行控制策略控制所述燃料电池系统运行，包括：

开启冷却液小循环路径；

控制所述冷却水泵按预设循环转速转动，以使冷却液在所述小循环路径内流动，其中，所述预设循环转速基于满足冷却液循环的最低扬程时对应的冷却水泵转速设定；

在预设电流范围内响应整车功率需求，并在预设空压机转速范围内控制所述空气压缩机转动。

7.根据权利要求5所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，所述监测冷却液温度，包括：

获取所述燃料电池电堆的冷却液出口的冷却液温度，得到第一冷却液温度；

获取所述燃料电池电堆的冷却液入口的冷却液温度，得到第二冷却液温度；

所述判断所述冷却液温度是否满足预设退出条件，包括：

若所述第一冷却液温度达到第一温度阈值，且所述第二冷却液温度达到第二温度阈值，判定所述冷却液温度满足预设退出条件；

若所述第一冷却液温度未达到所述第一温度阈值，或者，所述第二冷却液温度未达到所述第二温度阈值，判定所述冷却液温度未满足所述预设退出条件。

8.根据权利要求6所述的燃料电池系统启动控制方法，其特征在于，若与所述整车功率需求对应的燃料电池电堆输出电流超过所述预设电流范围的上限值，按第二预设转速斜率降低所述空气压缩机的空压机转速。

9.一种燃料电池系统启动控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气压缩机、氢气循环泵，所述装置包括：

响应单元，用于响应启动指令，按预设方式增大所述空气压缩机的空压机转速和所述氢气循环泵的循环泵转速，以调节与所述空压机转速对应的空气供给参数以及与所述循环泵转速对应的氢气供给参数；

第一控制单元，用于在所述空气供给参数和所述氢气供给参数均达到预设电流加载条件的情况下，监测所述燃料电池系统的净输出功率；

若所述净输出功率不超过预设功率阈值，按预设电流斜率增大所述燃料电池电堆的输出电流；

若所述净输出功率超过所述预设功率阈值，暂停增大所述空压机转速或暂停增大所述燃料电池电堆的输出电流，直至所述净输出功率低于所述预设功率阈值；

第二控制单元，用于若所述输出电流达到预设电流阈值且所述空压机转速达到预设空压机转速阈值，停止增大所述空气压缩机的转速，并控制所述空气压缩机以当前转速运行，以及，停止增大所述燃料电池电堆的输出电流，并控制所述燃料电池电堆输出当前电流；

计算单元，用于基于所述燃料电池电堆的输出电流累计所述燃料电池电堆的发热量，直至所述发热量达到预设发热量阈值，完成冷启动。

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