CN113871661B - 一种燃料电池的控制方法及控制装置 - Google Patents

一种燃料电池的控制方法及控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113871661B
CN113871661B CN202111114843.0A CN202111114843A CN113871661B CN 113871661 B CN113871661 B CN 113871661B CN 202111114843 A CN202111114843 A CN 202111114843A CN 113871661 B CN113871661 B CN 113871661B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
current
condition
output value
life
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111114843.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113871661A (zh
Inventor
王宇鹏
韩令海
赵洪辉
王恺
都京
魏凯
丁天威
黄兴
马秋玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FAW Group Corp
Original Assignee
FAW Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FAW Group Corp filed Critical FAW Group Corp
Priority to CN202111114843.0A priority Critical patent/CN113871661B/zh
Publication of CN113871661A publication Critical patent/CN113871661A/zh
Priority to PCT/CN2022/119872 priority patent/WO2023045914A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113871661B publication Critical patent/CN113871661B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04305—Modeling, demonstration models of fuel cells, e.g. for training purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃料电池的控制方法及控制装置，其中，控制方法包括：获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型；获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值；根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值；根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件；如果所述燃料电池满足所述长寿命控制条件，执行长寿命控制模式。本发明提供的燃料电池的控制方法及控制装置，考虑环境条件对燃料电池输出的影响，可在整车实际应用场景下检测燃料电池的实际衰减率，延长燃料电池的使用寿命。

Description

一种燃料电池的控制方法及控制装置
技术领域
本发明实施例涉及车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池的控制方法及控制装置。
背景技术
燃料电池寿命是限制燃料电池汽车市场化推广的重要因素，根据我国《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的要求，到2025年，乘用车燃料电池寿命应达到5500h、商用车燃料电池寿命应达到16500h。燃料电池在线衰减状态监测，可以让整机控制策略适时介入以延长燃料电池使用寿命，从而解决不同产品批次、不同使用环境、不同驾驶习惯导致的寿命差异性的问题，使产品满足既定的耐久性要求。
现有的燃料电池寿命预测技术存在以下问题：测试对象多为燃料电池电堆，测试工况多为定点稳态工况，即在实验台架上给燃料电池一个恒定的电流输入，在长时间内测量电压的变化，并以电压的变化量作为寿命预测的指标，无变载后电压波动的现象，该方法不能应用于燃料电池寿命在线预测这类动态条件，使得现有燃料电池寿命预测技术难以直接移植到整车实际应用场景中。
发明内容
本发明提供一种燃料电池的控制方法及控制装置，以在整车实际应用场景下检测燃料电池的衰减率，并延长燃料电池的使用寿命。
第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池的控制方法，包括：
获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型；
获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值；
根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值；
根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件；
如果所述燃料电池满足所述长寿命控制条件，执行长寿命控制模式。
第二方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池的控制装置，该装置包括：
初始输出模型获取模块，用于获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型；
检测数据获取模块，用于获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值；
初始输出值确定模块，用于根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值；
判定模块，用于根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件；
执行模块，用于在所述燃料电池满足所述长寿命控制条件时，执行长寿命控制模式。
本发明实施例提供的燃料电池的控制方法及控制装置，通过获取燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型，并获取燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，根据当前环境条件和初始输出模型确定燃料电池在当前环境条件下的初始输出值，根据当前输出值和初始输出值判断燃料电池是否满足长寿命控制条件，从而充分考虑燃料电池在车用动态工况的现实情景，通过检测燃料电池在当前环境条件下的当前输出值，并将当前输出值与燃料电池寿命初始时在相同环境条件下的初始输出值进行对比，得出当前燃料电池的实际衰减率，以降低不同环境条件对燃料电池寿命预测的影响，同时，根据燃料电池的实际衰减率判断燃料电池是否满足长寿命控制条件，并在燃料电池满足长寿命控制条件时，执行长寿命控制模式，以基于燃料电池的实际衰减率执行长寿命控制模式，延长燃料电池使用寿命，使燃料电池满足耐久性要求，解决了现有燃料电池在在车用动态工况条件下剩余寿命的预测难题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池的控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种燃料电池的控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种燃料电池的控制装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种燃料电池的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池的控制方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的燃料电池的控制方法包括：
S110、获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型。
其中，燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高，另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。
在本申请中，燃料电池可以为车载燃料电池，以作为汽车的动力源，燃料电池汽车与传统汽车相比，不存在燃烧过程，生成物为水，排放无污染；燃料电池汽车与纯电动汽车相比，燃料加载时间短，续驶里程更长。
环境条件是指燃料电池所处于的工作环境，可选的，环境条件包括输入电流、供气流量、供气压力、供气湿度和工作温度中的一种或多种。
初始输出模型包括环境条件和初始输出值，环境条件和初始输出值之间存在映射关系。
可选的，在获取燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型之前，对燃料电池进行敏感性测试，即将燃料电池置于不同的环境条件下，测试燃料电池在不同环境条件下的输出作为初始输出值，并基于燃料电池敏感性测试数据建立初始输出模型，后续通过初始输出模型可以获得燃料电池在不同环境条件下的初始输出值。
S120、获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值。
具体的，对燃料电池进行周期性检测，即每隔一段时间间隔，对燃料电池进行一次检测。
在当前检测周期中，获取燃料电池的当前环境条件和当前输出值，以根据当前环境条件和当前输出值判断燃料电池的衰减状态，其中，当前输出值包括电压值和/或阻抗值。
S130、根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值。
其中，在初始输出模型中查找与当前环境条件相对应的初始输出值，初始输出值是指燃料电池寿命初始时(即未衰减时)在当前环境条件下所应输出的输出值。
S140、根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件。
具体的，将当前输出值与初始输出值做比较，从而获取燃料电池的衰减率，判断燃料电池是否满足长寿命控制条件。
其中，长寿命控制条件是指燃料电池的寿命衰减过快时所达到的条件，本领域技术人员可对长寿命控制条件进行设置，本发明实施例对此不作限定。
S150、如果所述燃料电池满足所述长寿命控制条件，执行长寿命控制模式。
具体的，当燃料电池满足长寿命控制条件时，说明燃料电池的寿命衰减过快，无法满足设计寿命要求，此时，执行长寿命控制模式，以延长燃料电池的使用寿命，使得燃料电池的使用寿命符合设计寿命要求。
其中，长寿命控制模式是指延长燃料电池寿命所采用的控制模式，可选的，长寿命控制模式可包括调整运行温度、限定启停功能、限定变载斜率以及限定功率区间中的一种或多种，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。例如，执行长寿命控制模式时，可适当降低燃料电池的运行温度，以提高燃料电池的使用寿命，本发明实施例对此不作限定。
本发明实施例提供的燃料电池的控制方法，通过获取燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型，并获取燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，根据当前环境条件和初始输出模型确定燃料电池在当前环境条件下的初始输出值，根据当前输出值和初始输出值判断燃料电池是否满足长寿命控制条件，从而充分考虑燃料电池在车用动态工况的现实情景，通过检测燃料电池在当前环境条件下的当前输出值，并将当前输出值与燃料电池寿命初始时在相同环境条件下的初始输出值进行对比，得出当前燃料电池的实际衰减率，以降低不同环境条件对燃料电池寿命预测的影响，同时，根据燃料电池的实际衰减率判断燃料电池是否满足长寿命控制条件，并在燃料电池满足长寿命控制条件时，执行长寿命控制模式，以基于燃料电池的实际衰减率执行长寿命控制模式，延长燃料电池使用寿命，使燃料电池满足耐久性要求，解决了现有燃料电池在在车用动态工况条件下剩余寿命的预测难题。
可选的，获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，包括：
判断所述燃料电池是否满足检测周期条件，所述检测周期条件包括在当前检测周期内，所述燃料电池的日历时间超过第一预设时间，或者，在当前检测周期内，所述燃料电池的运行时间超过第二预设时间。
当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
示例性的，判断燃料电池是否满足检测周期条件具体可包括，燃料电池启动后，判断当前检测周期内燃料电池的日历时间是否超过第一预设时间，或者，当前检测周期内燃料电池的运行时间是否超过第二预设时间，并在当前检测周期内燃料电池的日历时间超过第一预设时间时，或者，在当前检测周期内燃料电池的运行时间超过第二预设时间时，获取燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
其中，第一预设时间和第二预设时间可根据实际需求进行设置，例如，第一预设时间为1个月，第二预设时间为50小时，则每隔一个月获取一次燃料电池的当前环境条件和当前输出值，或者，燃料电池每运行50个小时，获取一次燃料电池的当前环境条件和当前输出值，本发明实施例对此不作限定。
在本实施例中，对燃料电池进行周期性检测，即每隔一段时间，获取一次燃料电池的当前环境条件和当前输出值，与实时获取整车动态运行过程中的数据相比，数据存储压力较小，有助于降低成本。
可选的，当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值，包括：
当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，判断所述燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件。
当所述燃料电池满足所述温度条件，且所述动力电池满足所述电荷余量条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
其中，由于燃料电池系统自身只能产生能量，无法存储能量，汽车通常设置燃料电池和动力电池两种能量源，动力电池系统功率响应快，能满足各种极限工况的需求；同时动力电池能够储存能量，在整车功率需求降低时，不需要燃料电池系统停机，可以将燃料电池产生的多余电能储存起来，维持动力电池荷电状态平衡，以备整车需求。
在本实施例中，当燃料电池满足所述检测周期条件时，判断燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件。
其中，满足温度条件是指燃料电池达到正常工作温度区间，满足电荷余量条件是指燃料电池的荷电状态(State of Charge，SOC)在合理范围内，荷电状态即电池中剩余电荷的可用状态，一般用一个百分比来表示。
通过在燃料电池满足温度条件，且动力电池满足电荷余量条件时，获取燃料电池的当前环境条件和当前输出值，降低温度对燃料电池的影响的同时，避免动力电池SOC较高而无法充电，并且避免动力电池SOC较低而无法短时满足整车功率需求的问题。
可选的，判断所述燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件，包括：
判断所述燃料电池的水出温度是否大于或等于60℃。
如果所述燃料电池的水出温度大于或等于60℃，判定所述燃料电池满足温度条件。
判断所述动力电池的电荷余量是否大于或等于第一预设值，且所述动力电池的电荷余量是否小于或等于第二预设值，其中，所述第一预设值小于所述第二预设值。
如果所述动力电池的电荷余量大于或等于所述第一预设值，且所述动力电池的电荷余量小于或等于所述第二预设值，判定所述动力电池满足电荷余量条件。
其中，当燃料电池处于不同的工况点或者整车要求其输出不同的功率时，对于燃料电池的水温控制要求不同，需要通过燃料电池温度管理系统对流出燃料电池的温度(简称水出温度)进行控制，通常情况下，燃料电池工作时的水出温度在60℃-70℃。
在本实施例中，判断燃料电池的水出温度是否大于或等于60℃，当燃料电池的水出温度大于或等于60℃，说明燃料电池达到正常工作温度区间，此时，判定燃料电池满足温度条件。
同时，判断动力电池的电荷余量是否大于或等于第一预设值，且动力电池的电荷余量是否小于或等于第二预设值，当燃料电池的电荷余量大于或等于第一预设值，且动力电池的电荷余量是否小于或等于第二预设值时判定燃料电池满足电荷余量条件，此时，控制燃料电池运行并获取燃料电池的当前环境条件和当前输出值，不会使动力电池过充或过放，满足整车功率需求。
其中，第一预设值和第二预设值可根据实际需求进行设置，例如，设置第一预设值为40％，设置第二预设值为70％，本发明实施例对此不作限定。
在本实施例中，通过在燃料电池的水出温度是否大于或等于60℃，且动力电池的电荷余量大于或等于第一预设值，且小于或等于第二预设值时，获取燃料电池的当前环境条件和当前输出值，降低温度对燃料电池的影响的同时，避免动力电池SOC较高而无法充电，并且避免动力电池SOC较低而无法短时满足整车功率需求的问题。
可选的，获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，包括：
控制所述燃料电池在怠速电流点运行第三预设时间。
获取所述燃料电池在所述怠速电流点的当前环境条件和当前输出值。
控制所述燃料电池在额定电流点运行第三预设时间。
获取所述燃料电池在所述额定电流点的当前环境条件和当前输出值。
具体的，获取燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值时，控制燃料电池在怠速电流点运行第三预设时间，获取燃料电池在怠速电流点的当前环境条件和当前输出值，并控制燃料电池在额定电流点运行第三预设时间，获取燃料电池在额定电流点的当前环境条件和当前输出值，从而分别获取燃料电池在典型电流点的环境条件和输出值，避免了行车动态运行过程中“取不到点”以及“取不准点”的问题。
其中，第三预设时间可根据实际需求进行设置，例如，设置第三预设时间为30秒，即控制燃料电池分别在怠速电流点和额定电流点运行至少30秒，保证燃料电池处于相对稳定的工作点，以稳定燃料电池的输出值，从而更为准确的获取燃料电池的输出值。
可选的，根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件，包括：
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率。
判断所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值。
如果所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率大于或等于第三预设值，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件。
其中，燃料电池的当前衰减率可包括燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n和燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n。
示例性的，当前输出值包括燃料电池在怠速电流点的当前输出值和燃料电池在额定电流点的当前输出值，初始输出值包括燃料电池在怠速电流点的初始输出值和燃料电池在额定电流点的初始输出值。将燃料电池在怠速电流点的当前输出值与燃料电池在怠速电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n；将燃料电池在额定电流点的当前输出值与燃料电池在额定电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n。
第三预设值包括在怠速电流点的第三预设值Xidle和在额定电流点的第三预设值Xrated，判断当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值可包括判断燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n与上一检测周期燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n-1之间的变化率是否大于或等于在怠速电流点的第三预设值Xidle，其中，燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n与上一检测周期燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n-1之间的变化率可以为(kidle_n-1-kidle_n)/t_n，其中，t_n表示当前检测周期的累计运行时间；判断燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n与上一检测周期燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n-1之间的变化率是否大于或等于在额定电流点的第三预设值Xrated，其中，燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n与上一检测周期燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n-1之间的变化率可以为(krated_n-1-krated_n)/t_n。
当燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n与上一检测周期燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n-1之间的变化率大于或等于在怠速电流点的第三预设值Xidle，或者，燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n与上一检测周期燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n-1之间的变化率大于第三预设值时，判定燃料电池的当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率大于在额定电流点的第三预设值Xrated，此时判定燃料电池满足长寿命控制条件。
其中，在怠速电流点的第三预设值Xidle可以为整机设计的怠速电流点的衰减率变化率，在额定电流点的第三预设值Xrated可以为整机设计的额定电流点的衰减率变化率，在怠速电流点的第三预设值Xidle以及在额定电流点的第三预设值Xrated可根据实际需求进行设置，示例性的，假设设计燃料电池运行5000h时，在额定电流点的当前衰减率krated_n不超过10％，则在额定电流点的第三预设值Xrated的设置范围可以为0.15％-0.2％，本发明实施例对此不作限定。
可选的，根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件，包括：
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率。
判断所述当前衰减率是否满足设计寿命目标。
如果所述当前衰减率不满足设计寿命目标，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件。
其中，燃料电池的当前衰减率可包括燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n和燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n。
示例性的，当前输出值包括燃料电池在怠速电流点的当前输出值和燃料电池在额定电流点的当前输出值，初始输出值包括燃料电池在怠速电流点的初始输出值和燃料电池在额定电流点的初始输出值。将燃料电池在怠速电流点的当前输出值与燃料电池在怠速电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n；将燃料电池在额定电流点的当前输出值与燃料电池在额定电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n。
示例性的，判断当前衰减率是否满足设计寿命目标可包括判断krated_n/t_n*Ttarget是否大于或等于ktarget，其中，krated_n表示燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n，t_n表示当前检测周期的累计运行时间，Ttarget表示整机设计的寿命，ktarget表示整机设计的在额定电流点的衰减率，当krated_n/t_n*Ttarget大于或等于ktarget时，判定当前衰减率不满足设计寿命目标，则判定燃料电池满足长寿命控制条件。
可选的，在所述执行长寿命控制模式之后，还包括：
判断所述燃料电池是否满足寿命终止条件。
如果所述燃料电池满足寿命终止条件，进行寿命终止提示。
具体的，判断燃料电池是否满足寿命终止条件可包括判断当前衰减率是否大于一定数值、判断严重故障次数是否大于一定次数、燃料电池的输出电压是否满足一致性要求、或者上述判断方式的组合等，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。
如果燃料电池满足寿命终止条件，进行寿命终止提示，以提示用户对燃料电池进行修理或替换。
图2为本发明实施例提供的另一种燃料电池的控制方法的流程示意图，如图2所示，示例性的，燃料电池启动后，判断当前检测周期内燃料电池的日历时间是否超过第一预设时间，或者，当前检测周期内燃料电池的运行时间是否超过第二预设时间；若是，则判断燃料电池是否满足温度条件(如水出温度≥60℃)，且动力电池是否满足电荷余量条件；若是，控制燃料电池分别在怠速电流点和额定电流点稳定运行第三预设时间，分别记录获取燃料电池在怠速电流点和额定电流点的当前环境条件和当前输出值，当前环境条件可以为电堆供气压力、供气流量、供气湿度和工作温度等，当前输出值可以为电压值和/或阻抗值等。
继续参考图2，根据燃料电池在怠速电流点和额定电流点的当前环境条件，利用初始输出模型确定燃料电池在当前环境条件下的初始输出值，即获取燃料电池寿命初始时(即未衰减时)在当前环境条件下所应输出的输出值，其中，初始输出值包括初始输出值包括燃料电池在怠速电流点的初始输出值和燃料电池在额定电流点的初始输出值。
继续参考图2，将燃料电池在怠速电流点的当前输出值与燃料电池在怠速电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在怠速电流点的当前衰减率kidle_n；将燃料电池在额定电流点的当前输出值与燃料电池在额定电流点的初始输出值作比，得到燃料电池在额定电流点的当前衰减率krated_n。
继续参考图2，判断当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值，或者，当前衰减率是否满足设计寿命目标，示例性的，判断当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值，或者，当前衰减率是否满足设计寿命目标具体可以包括判断燃料电池是否满足(kidle_n-1-kidle_n)/t_n≥Xidle，或者(krated_n-1-krated_n)/t_n≥Xrated，或者krated_n/t_n*Ttarget≥ktarget。其中，kidle_n-1表示上一检测周期燃料电池在怠速电流点的当前衰减率，kidle_n表示燃料电池在怠速电流点的当前衰减率，t_n表示当前检测周期的累计运行时间，Xidle表示燃料电池在怠速电流点的第三预设值，krated_n-1表示上一检测周期燃料电池在额定电流点的当前衰减率，krated_n表示燃料电池在额定电流点的当前衰减率，Xrated表示燃料电池在额定电流点的第三预设值，Ttarget表示整机设计的寿命，ktarget表示整机设计的在额定电流点的衰减率。
继续参考图2，若(kidle_n-1-kidle_n)/t_n≥Xidle、(krated_n-1-krated_n)/t_n≥Xrated、krated_n/t_n*Ttarget≥ktarget均不满足时，判定燃料电池不满足长寿命控制条件，此时，执行常规控制模式。若(kidle_n-1-kidle_n)/t_n≥Xidle、(krated_n-1-krated_n)/t_n≥Xrated、krated_n/t_n*Ttarget≥ktarget中至少有一者满足时，判定燃料电池满足长寿命控制条件，此时，执行长寿命控制模式，以延长燃料电池的使用寿命，使得燃料电池的使用寿命符合设计寿命要求。
继续参考图2，判断燃料电池是否满足寿命终止条件，示例性的，判断燃料电池是否满足寿命终止条件可包括判断燃料电池的当前衰减率是否大于一定数值、判断严重故障次数是否大于一定次数、燃料电池的输出电压是否满足一致性要求、或者上述判断方式的组合等，如果燃料电池满足寿命终止条件，进行寿命终止提示，以提示用户对燃料电池进行修理或替换。
综上所述，本发明实施例提供的燃料电池的控制方法，通过周期性启动特定程序测试燃料电池在怠速电流点和额定电流点的当前环境条件和当前输出值，避免了行车动态运行过程中“取不到点”、“取不准点”的问题，并且将当前输出值与燃料电池寿命初始时相同环境条件的输出值对比，得出当前时刻的真实衰减率，与上一周期内燃料电池在怠速电流点和额定电流点的衰减率进行比较，判定是否满足整机产品设计寿命要求，选择性进入长寿命控制模式，以延长整机使用时长。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池的控制装置，图3为本发明实施例提供的一种燃料电池的控制装置的结构示意图，如图3所示，该燃料电池的控制装置90用于执行上述任意实施例所述的燃料电池的控制方法，因此，本发明实施例提供的燃料电池的控制装置90具有上述任一实施例中的技术方案所具有的技术效果，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
具体的，如图3所示，本发明实施例提供的燃料电池的控制装置90包括初始输出模型获取模块901，用于获取燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型。
检测数据获取模块902，用于获取燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值。
可选的，检测数据获取模块902包括检测周期条件判断单元和检测单元。
检测周期条件判断单元用于判断所述燃料电池是否满足检测周期条件，所述检测周期条件包括在当前检测周期内，所述燃料电池的日历时间超过第一预设时间，或者，在当前检测周期内，所述燃料电池的运行时间超过第二预设时间。
检测单元用于当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
可选的，检测单元具体用于当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，判断所述燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件。
当所述燃料电池满足所述温度条件，且所述动力电池满足所述电荷余量条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
进一步的，检测单元还具体用于：
判断所述燃料电池的水出温度是否大于或等于60℃。
如果所述燃料电池的水出温度大于或等于60℃，判定所述燃料电池满足温度条件。
判断所述动力电池的电荷余量是否大于或等于第一预设值，且所述动力电池的电荷余量是否小于或等于第二预设值，其中，所述第一预设值小于所述第二预设值。
如果所述动力电池的电荷余量大于或等于所述第一预设值，且所述动力电池的电荷余量小于或等于所述第二预设值，判定所述动力电池满足电荷余量条件。
可选的，检测数据获取模块902具体用于：
控制所述燃料电池在怠速电流点运行第三预设时间。
获取所述燃料电池在所述怠速电流点的当前环境条件和当前输出值。
控制所述燃料电池在额定电流点运行第三预设时间。
获取所述燃料电池在所述额定电流点的当前环境条件和当前输出值。
初始输出值确定模块903，用于根据当前环境条件和初始输出模型确定燃料电池在当前环境条件下的初始输出值。
判定模块904，用于根据当前输出值和初始输出值判断燃料电池是否满足长寿命控制条件。
可选的，判定模块904具体用于：
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率。
判断所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值。
如果所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率大于或等于第三预设值，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件。
根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件，包括：
可选的，判定模块904具体还用于：
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率。
判断所述当前衰减率是否满足设计寿命目标。
如果所述当前衰减率不满足设计寿命目标，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件。
执行模块905，用于在燃料电池满足长寿命控制条件时，执行长寿命控制模式。
图4为本发明实施例提供的另一种燃料电池的控制装置的结构示意图，如图4所示，可选的，本发明实施例提供的燃料电池的控制装置90还包括寿命终止判断模块906。
寿命终止判断模块906用于判断所述燃料电池是否满足寿命终止条件，并在燃料电池满足寿命终止条件，进行寿命终止提示。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互组合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种燃料电池的控制方法，其特征在于，包括：
获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型；
获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值；
根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值；
根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件；其中，根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件，包括：
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率；
判断所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率是否大于或等于第三预设值；
如果所述当前衰减率与上一检测周期的衰减率之间的变化率大于或等于第三预设值，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件；
或者
根据所述当前输出值和所述初始输出值确定所述燃料电池的当前衰减率；
判断所述当前衰减率是否满足设计寿命目标；
如果所述当前衰减率不满足设计寿命目标，判定所述燃料电池满足长寿命控制条件；
如果所述燃料电池满足所述长寿命控制条件，执行长寿命控制模式；
其中，获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，包括：
判断所述燃料电池是否满足检测周期条件，所述检测周期条件包括在当前检测周期内，所述燃料电池的日历时间超过第一预设时间，或者，在当前检测周期内，所述燃料电池的运行时间超过第二预设时间；
当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的控制方法，其特征在于，
当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值，包括：
当所述燃料电池满足所述检测周期条件时，判断所述燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件；
当所述燃料电池满足所述温度条件，且所述动力电池满足所述电荷余量条件时，获取所述燃料电池的当前环境条件和当前输出值。
3.根据权利要求2所述的燃料电池的控制方法，其特征在于，
判断所述燃料电池是否满足温度条件，且动力电池是否满足电荷余量条件，包括：
判断所述燃料电池的水出温度是否大于或等于60℃；
如果所述燃料电池的水出温度大于或等于60℃，判定所述燃料电池满足温度条件；
判断所述动力电池的电荷余量是否大于或等于第一预设值，且所述动力电池的电荷余量是否小于或等于第二预设值，其中，所述第一预设值小于所述第二预设值；
如果所述动力电池的电荷余量大于或等于所述第一预设值，且所述动力电池的电荷余量小于或等于所述第二预设值，判定所述动力电池满足电荷余量条件。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的控制方法，其特征在于，
获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值，包括：
控制所述燃料电池在怠速电流点运行第三预设时间；
获取所述燃料电池在所述怠速电流点的当前环境条件和当前输出值；
控制所述燃料电池在额定电流点运行第三预设时间；
获取所述燃料电池在所述额定电流点的当前环境条件和当前输出值。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的控制方法，其特征在于，
在所述执行长寿命控制模式之后，还包括：
判断所述燃料电池是否满足寿命终止条件；
如果所述燃料电池满足寿命终止条件，进行寿命终止提示。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的控制方法，其特征在于，
所述环境条件包括输入电流、供气流量、供气压力、供气湿度和工作温度中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6任一所述的燃料电池的控制方法的控制装置，其特征在于，
初始输出模型获取模块，用于获取所述燃料电池在不同环境条件下的初始输出模型；
检测数据获取模块，用于获取所述燃料电池在当前检测周期的当前环境条件和当前输出值；
初始输出值确定模块，用于根据所述当前环境条件和所述初始输出模型确定所述燃料电池在当前环境条件下的初始输出值；
判定模块，用于根据所述当前输出值和所述初始输出值判断所述燃料电池是否满足长寿命控制条件；
执行模块，用于在所述燃料电池满足所述长寿命控制条件时，执行长寿命控制模式。
CN202111114843.0A 2021-09-23 2021-09-23 一种燃料电池的控制方法及控制装置 Active CN113871661B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111114843.0A CN113871661B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种燃料电池的控制方法及控制装置
PCT/CN2022/119872 WO2023045914A1 (zh) 2021-09-23 2022-09-20 燃料电池的控制方法及控制装置、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111114843.0A CN113871661B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种燃料电池的控制方法及控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113871661A CN113871661A (zh) 2021-12-31
CN113871661B true CN113871661B (zh) 2023-05-12

Family

ID=78993525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111114843.0A Active CN113871661B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种燃料电池的控制方法及控制装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113871661B (zh)
WO (1) WO2023045914A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113871661B (zh) * 2021-09-23 2023-05-12 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池的控制方法及控制装置
CN114937793A (zh) * 2022-05-24 2022-08-23 苏州溯驭技术有限公司 一种针对燃料电池环境参数变化的敏感性分析和调整方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880100A (zh) * 2020-08-07 2020-11-03 同济大学 基于自适应扩展卡尔曼滤波的燃料电池剩余寿命预测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060029845A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 Masaaki Konoto Fuel cell system
JP2009043645A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Toyota Motor Corp 燃料電池の劣化判定システム
TW201125202A (en) * 2010-01-08 2011-07-16 Iner Aec Executive Yuan A method for fuel cell system control and a fuel cell system using the same
CN108872872B (zh) * 2018-06-27 2019-08-09 清华大学 燃料电池使用寿命和剩余寿命的预测方法及装置
CN113258104A (zh) * 2020-02-10 2021-08-13 罗伯特·博世有限公司 确定燃料电池的湿度的方法、装置及服务器
CN111413626B (zh) * 2020-04-17 2021-04-23 清华大学 基于类极化特性的燃料电池使用寿命的预测方法及装置
CN111710888B (zh) * 2020-05-15 2022-07-26 山东华硕能源科技有限公司 车载燃料电池系统的启动控制方法
CN112563542B (zh) * 2020-12-08 2022-02-11 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池在线检测方法及检测系统
CN113406505B (zh) * 2021-07-22 2024-07-26 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池的剩余寿命预测方法及装置
CN113871661B (zh) * 2021-09-23 2023-05-12 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池的控制方法及控制装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880100A (zh) * 2020-08-07 2020-11-03 同济大学 基于自适应扩展卡尔曼滤波的燃料电池剩余寿命预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113871661A (zh) 2021-12-31
WO2023045914A1 (zh) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113871661B (zh) 一种燃料电池的控制方法及控制装置
US6531875B2 (en) Vehicle battery's open circuit voltage estimating method and a system therefor
JP5074648B2 (ja) 二次電池の内部状態検知方法、検知装置、該検知装置を備えた機器、内部状態検知プログラム、および該プログラムを収めた媒体
US6959249B2 (en) Load following algorithm for a fuel cell based system
CN102998623A (zh) 蓄电池荷电状态的在线估算方法及系统
CN102862490A (zh) 一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法
JP2011257411A (ja) 二次電池の内部状態検知用回路並びに該回路を有する電池パック、機器、機械及びシステム
JP2010249797A (ja) 二次電池の状態判定装置及び制御装置
WO2008065910A1 (en) Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
JP2005253287A (ja) 車両用電池の制御装置
CN101114009B (zh) 电子装置的电池自动测试系统及方法
CN107064608A (zh) 用于诊断电池电压误报的方法和系统
CN114200313A (zh) 铅酸蓄电池健康分析方法、系统及存储介质
CN114103647A (zh) 电动汽车剩余性能评估方法、装置和计算机可读存储介质
CN113075558B (zh) 一种电池soc估算方法、装置及系统
CN112912745A (zh) 根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法
CN102097665A (zh) 基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法
JP2005188965A (ja) 二次蓄電池の残存容量を判定する方法、および、判定結果を用いて車両に搭載された二次電池の残存容量を検出する方法と装置
CN117048342A (zh) 一种用于电动汽车的电池安全检测方法、装置及电动汽车
CN111413627A (zh) 基于伏安曲线的燃料电池使用寿命的预测方法及装置
CN114976115B (zh) 一种燃料电池发动机的低温吹扫方法及装置
US9685667B2 (en) Methods for testing anode integrity during fuel cell vehicle operation
US20060046105A1 (en) Fuel cell system
Kulkarni et al. Modelling of Battery Data Acquisition System for Vehicles
CN110865309A (zh) 一种动力电池容量检测方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant