CN115548380A - 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统 - Google Patents

燃料电池加热控制方法、装置和管理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115548380A
CN115548380A CN202211237754.XA CN202211237754A CN115548380A CN 115548380 A CN115548380 A CN 115548380A CN 202211237754 A CN202211237754 A CN 202211237754A CN 115548380 A CN115548380 A CN 115548380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
electric heating
fuel cell
heating device
threshold value
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.)
Pending
Application number
CN202211237754.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张咏
肖彪
张威
刘智亮
吕佳佩
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.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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 Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202211237754.XA priority Critical patent/CN115548380A/zh
Publication of CN115548380A publication Critical patent/CN115548380A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes 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
    • H01M8/0432Temperature; Ambient temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes 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
    • H01M8/0432Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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

提供一种燃料电池的启动控制方法和装置,燃料电池包括对进入燃料电池电堆的空气进行加热的第一电加热装置和第二电加热装置,该方法包括:步骤1:燃料电池启动时,采集当前环境温度并实时检测燃料电池的电堆温度;步骤2:如果当前环境温度大于等于第一阈值,根据所述电堆温度控制所述第一电加热装置和第二电加装置的状态和加热时的输出功率以对所述燃料电池进行加热控制;其中所述状态为开启状态或关闭状态。本发明能达到质子交换膜活性区域温度均匀性要求;提高燃料电池的启动可靠性,提升运行稳定性。

Description

燃料电池加热控制方法、装置和管理系统
技术领域
本发明涉及数控系统领域,更具体地涉及一种燃料电池加热控制方法、装置和燃料电池管理系统。
背景技术
通常,燃料电池是不通过燃烧将燃料的化学能量转换为热量而是在燃料电池堆中将化学能量直接电化学地转换成电能的发电系统。这样的燃料电池可被适当地应用于对诸如便携式装置的小型电气/电子装置供应电力,也被适当应用于对工业、家庭和车辆供应电力。
燃料电池(尤其是氢燃料电池)以其清洁无污染,高效率等优点受到广泛的研究和关注。而质子交换膜燃料电池除了具有一般燃料电池所具有的上述特点,还具有功率密度高、工作温度低、使用寿命长、启动迅速等优点,有广阔的应用前景,已引起越来越多国家和企业的重视。然而,燃料电池需要满足在各种环境温度下快速启动并输出电能的市场需求,但质子交换膜燃料电池正常工作温度在80-100℃之间,所以低温冷启动是质子交换膜燃料电池技术难题,是影响质子交换膜燃料电池商业化的主要因素之一。因为在低于0℃的工作环境下,阴极侧反应生成的水易结冰并堵塞催化层、扩散层,阻碍反应进行,水结冰产生的体积变化也会破坏膜电极组件的结构,降低燃料电池性能。
目前燃料电池系统低温启动的方法主要有电堆低温自启动,外加热源辅助低温启动,外部保温辅助低温启动等方式。其中,电堆低温自启动需精确控制气体与电力,使电压或电流在合适范围,存在启动失败可能,且一次失败后很难再次启动。而外部保温低温启动受存放时间和存放条件限制,如果燃料电池在低温环境下存放过长时间,系统温度过低,则可能出现无法启动的情况。多数燃料电池低温启动需要外加热源辅助,通入热空气、冷却水循环加热等方法都属于外加热源辅助低温启动,外加热源低温启动会增加相应的外部辅助装置,但启动性能稳定,并且启动不易失败。现有外加热源辅助低温启动的方式往往存在启动时间过长,电能消耗过高的问题。
专利号为CN113921859A的中国发明专利提供一种燃料电池系统低温自启动方法,先通过恒定低输出电压启动方式进行燃料电池系统的低温自启动,然后通过恒定高输出电流启动方式将燃料电池系统中电堆快速升温至常规运行温度。此方法只适用于-20℃以上环境温度启动,无法做到更低环境温度启动运行。专利号为CN215184088U的中国实用新型专利提供了一种适用于低温启动的燃料电池系统,将气源氢气和电堆尾气中残余氢气、氧气作为燃料,经催化剂催化,利用反应放热加热电堆,氢气氧气直接反应,会有较高的危险性,对防爆装置要求较高,且反应热量不足,无法达到燃料电池温度可靠输出。
因此,现有技术需要一种燃料电池的启动控制的解决方案。
上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解,因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池加热控制方法、装置和燃料电池管理系统。本发明的方案能够解决的问题包括:采用分布立体电热方式,解决常规外加热源辅助低温启动质子交换膜反应区温度分布不均的问题;智能化热量、电量、能量管理耦合模式,保证质子交换膜燃料电池超低温下最优输出状态,提高低温燃料电池低温输出效率;解决了超低温下质子交换膜燃料电池启动加载易失败,启动可靠性差,低温加载量衰减多问题。
本发明的第一方面提供了一种燃料电池加热控制方法,所述燃料电池包括对进入燃料电池电堆的空气进行加热的第一电加热装置和第二电加热装置,控制方法包括:步骤1:燃料电池启动时,采集当前环境温度并实时检测燃料电池的电堆温度;步骤2:如果当前环境温度大于等于第一阈值,根据所述电堆温度控制所述第一电加热装置和第二电加装置的状态和加热时的输出功率以对所述燃料电池进行加热控制;其中所述状态为开启状态或关闭状态。
根据本发明的一个实施例,其中,步骤2包括:确定第一电加热装置和第二电加热装置中的至少一个处于开启状态。
根据本发明的一个实施例,其中,开启状态为电加热装置以额定功率进行工作的状态,其中第一电加热的额定功率小于第二电加热的额定功率。
根据本发明的一个实施例,其中,步骤2包括:设置多个温度阈值,根据实时检测的电堆温度与多个温度阈值的比较结果来确定第一电加热装置和第二电加装置的状态切换和加热时的输出功率。
根据本发明的一个实施例,其中分别根据第一预设的功率比和第二预设功率比来确定第一电加热装置和第二电加热装置的输出功率,并且预设的功率比为电加热装置输出功率和额定功率的比值,其中,预设的功率比小于1并和电堆温度常量相关。其中,电堆温度可以为5℃,取常量为5。
根据本发明的一个实施例,其中当所述电堆温度大于等于第二阈值时,仅第二电加热装置处于开启状态;当所述电堆温度小于第二阈值时,所述第一电加热装置处于开启状态,并根据实时检测到的电堆温度和所述多个温度阈值中部分预设的温度阈值确定第二电加热装置的状态切换。
根据本发明的一个实施例,其中,当所述第二电加热装置处于开启状态,实时检测所述电堆温度,确定所述电堆温度是否大于等于第三阈值,当所述电堆温度大于等于第三阈值并且大于第四阈值时,所述第二电加热装置根据所述第二电加热装置第二预设功率比来输出功率;当所述电堆温度小于第三阈值时,返回第二电加热装置的开启状态。
根据本发明的一个实施例,其中,其中第二阈值的取值范围为-15℃~-20℃;第三阈值的取值范围为-5℃~-10℃;第四阈值的取值范围为0℃~5℃。
根据本发明的一个实施例,其中电堆温度小于第二阈值时,第一加热装置和第二电加热装置都处于开启状态,实时检测电堆温度,确定电堆温度是否大于等于第五阈值,当电堆温度大于等于第五阈值并大于等于第六阈值时,将第二电加热装置切换为关闭状态,并确定电堆温度是否大于等于第七阈值,当电堆温度大于等于第七阈值时,第一电加热装置根据第一预设功率比来输出功率;当电堆温度小于第五阈值时,返回第一电加热和第二电加热装置的开启状态。
根据本发明的一个实施例,其中当电堆温度小于第六阈值时,实时检测电堆温度,并返回确定电堆温度是否大于等第五阈值的步骤。
根据本发明的一个实施例,当电堆温度小于第七阈值时,实施检测电堆温度,并返回确定电堆温度是否大于等于第六阈值的步骤。
本发明的第二方面提供了一种燃料电池的启动控制装置,包括存储器和处理器;存储器,用于存储计算机程序;处理器,用于当执行计算机程序时,实现上述燃料电池加热控制方法。
本发明的第三方面提供了一种燃料电池管理系统,其使用上述的燃料电池加热控制方法,或包括上述的燃料电池加热控制装置。
本发明的方案采用立体分布式加热形式,进气温度阶段式升高,提高温度均匀性,达到质子交换膜活性区域温度均匀性要求;本发明的方案使用智能化热量管理,分布式热量根据活性区域温度、风机散热量、质子交换膜活性区域发热量自动化控制,达到最优活性区域输出条件。本发明的方案控制质子交换膜燃料电池启动加载状态,提高质子交换膜燃料电池的启动可靠性,运行稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员而言,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1a和图1b分别是根据本发明的示例性实施例的燃料电池电堆的主视图和左视图。
图2是根据本发明的示例性实施例的燃料电池加热控制方法流程图。
图3是根据本发明的示例性实施例的燃料电池加热控制方法的实施逻辑框图。
具体实施例
如在本文中所使用的,词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件,并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义,本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意,而不被解释为具有理想或过于正式的含意,除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。
本领域的技术人员将理解的是,本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例,并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。
下文中,将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中,省略相关已知功能或配置的详细描述,以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外,通篇描述中,相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元,并且为了简洁,省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
此外,应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”,“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令,而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且,应当理解,正如本领域普通技术人员将意识到的,以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。
本发明通过设计立体分布式加热方式,对质子交换膜的反应区域温度进行智能自动化控制,根据环境温度、电堆温度的能量展开量,智能化控制质子交换膜活性区域温度,保证质子交换膜燃料电池的超低温下的启动可靠性,质子交换膜燃料电池的运行阶段根据环境温度、质子交换膜的反应区域温度无极调控外加能量值,达到质子交换膜燃料电池的最优输出状态,效率最优化输出,达到超低温下质子交换膜燃料电池的可靠启动、稳定输出的目标,扩宽质子交换膜燃料电池的低温运行下限。
图1a和图1b分别是根据本发明的示例性实施例的燃料电池电堆的主视图和左视图。
如图1a和图1b所示,燃料电池系统中,①质子交换膜燃料电池电堆;②电加热装置1;③电加热装置2;④温度传感器;⑤风机。按照两视图,风机装到风罩上,风罩固定在燃料电池的前端,电加热装置1、2固定在另一侧,风机吸风,电加热热量进入电堆。
其中,燃料电池系统的第一、第二电加热装置可阶段性对进入燃料电池电堆空气进行阶段性加热,可自由调节加热功率,满足燃料电池运行前暖堆,保证燃料电池的启动可靠状态,以及运行不同阶段的能量需求。
图2是根据本发明的示例性实施例的燃料电池加热控制方法流程图。
如图2所示,燃料电池的燃料电池加热控制方法流程包括:
燃料电池包括对进入燃料电池电堆的空气进行加热的第一电加热装置和第二电加热装置,控制方法包括:
步骤1:燃料电池启动时,采集当前环境温度并实时检测燃料电池的电堆温度;
步骤2:如果当前环境温度大于等于第一阈值,根据电堆温度控制第一电加热装置和第二电加装置的状态和加热时的输出功率以对燃料电池进行加热控制;其中状态为开启状态或关闭状态。
根据本发明的一个或多个实施例,确定所述第一电加热装置和第二电加热装置中的至少一个处于开启状态;所述开启状态为电加热装置以额定功率进行工作的状态,其中所述第一电加热的额定功率小于第二电加热的额定功率。
根据本发明的一个或多个实施例,设置多个温度阈值(如以下的TH1~TH6),根据实时检测的电堆温度与多个温度阈值的比较结果来确定第一电加热装置和第二电加装置的状态切换和加热时的输出功率。
根据本发明的一个或多个实施例,其中分别根据第一预设的功率比和第二预设功率比来确定第一电加热装置和第二电加热装置的输出功率,并且预设的功率比为电加热装置输出功率和额定功率的比值,其中,预设的功率比小于1并和电堆温度常量相关。其中,电堆温度可以为5℃,取常量为5。
根据本发明的一个或多个实施例,其中当电堆温度大于等于第二阈值时,仅第二电加热装置处于开启状态;当电堆温度小于第二阈值时,第一电加热装置处于开启状态,并根据实时检测到的电堆温度和预设的多个阈值确定第二电加热装置的状态切换。
图3是根据本发明的示例性实施例的燃料电池加热控制方法的实施逻辑框图。
如图3所示,首先在S1处,质子交换膜燃料电池启动,采集当前环境温度T1,实施检测电堆温度T2,记录电加热1的状态(开启记为A1,功率0~2000W可调,默认为2000W,关闭处于A2),记录电加热2的状态(开启记为B1,功率0~3000W可调,默认为3000W,关闭记为B2)。其中,电加热1和2分别为图1中的电加热装置1和2。
S2:判断当前环境温度T1与第一阈值TH1的大小;其中第一阈值为启动第一和第二电加装置的工作条件,该TH1的设定温度可取-5℃~0℃,优选0℃。
S3:判断当前环境温度T1≥TH1(第一阈值),该TH1的设定温度可取-5℃~0℃,若不成立,电加热1、电加热2锁定状态为A2、B2,即电加热1和电加热2设置为关闭状态。
S4:判断当前环境温度T1≥TH1,TH1的设定温度可取-5℃~0℃,若成立,进入低温逻辑;
S5:判断电堆温度T2≥TH2(第二阈值),TH2可取-15℃~-20℃,若成立,电加热2状态切换为B1(步骤S51),即电加热2的状态设置为开启状态。
S6:判断电堆温度T2≥TH3(第三阈值),TH3设定温度可取-5℃~-10℃,若成立,质子交换膜燃料电池启动(步骤S61,此处表示循环结构,若燃料电池已经处于启动状态,再次给他启动指令,它仍是启动状态),流程进入S7;
S7:判断电堆温度T2≥TH4(第四阈值),TH4可取0~5℃,若成立,电加热B1以y1=k1*x+1,y1为电加热2输出功率比,k1为输出系数取-0.025~-0.02之间(步骤S71),其中,y1为输出功率与第二电加热装置额定功率的比值,当确定出y1后,即可确定电加热2的输出功率例如当计算出y1为0.9时,第二电加热的功率为0.9×3000=2700W;然后流程返回S5:电加热2状态切换为B1(开启状态),持续检测和判断电堆温度。
S8:如果电堆温度T2≥TH3(第三阈值)不成立,TH3设定温度可取-5℃~-10℃,流程返回S5:电加热2状态切换为B1(开启状态)。
S9:质子交换膜燃料电池启动后,判断电堆温度T2≥TH4(阈值),TH4可取0~5℃,若不成立,返回步骤S61质子交换膜燃料电池启动,步骤S9返回步骤S61为循环结构,若燃料电池已经处于启动状态,再次给其启动指令,燃料电池仍处于启动状态。
S10:判断电堆温度T2≥TH2(第二阈值),TH2可取-15℃~-20℃,若不成立,电加热1、电加热2切换为A1,B1,即电加热1和2的状态同时处于开启状态(步骤S101);
S11:判断电堆温度T2≥TH5(第五阈值),TH5设定温度可取0℃~10℃,
S12:如果T2≥TH5(第五阈值),判断电堆温度T2≥TH6,TH6设定温度可取15℃-25℃;
S13:如果电堆温度T2≥TH5,TH5设定温度可取15℃~25℃,电加热2切换为B2(关闭状态)(S131);
S14:在电加热2切换为B2(S131后),判断电堆温度T2≥TH7(第七阈值),TH7可取20℃-25℃;
S15:如果T2≥TH7若成立,电加热A1以y2=k2*x+1,y1为电加热B1输出功率比,k2为输出系数取-0.04~0.017之间(步骤S151),其中,y2为输出功率与第一电加热装置额定功率的比值,当确定出y2后,即可确定电加热1的输出功率。例如当计算出y2为0.9时,第一电加热的功率为0.9×2000=1800W;
S16:如果电堆温度T2≥TH5不成立,TH5设定温度可取0℃~10℃,返回步骤S101,即:电加热1、电加热2切换为A1,B1(即电加热1和2都处于开启状态);
S17、如果电堆温度T2≥TH6不成立,TH6设定温度可取15℃~25℃,返回步骤S11,即:判断电堆温度T2≥TH5,TH5的设定温度可取0℃~10℃。
S18、在电加热2切换为B2(关闭状态)后(步骤S131),如果电堆温度T2≥TH7不成立,TH7可取20℃-25℃,电加热2切换为B1(开启状态)状态(步骤S181),并返回步骤S12,即:判断电堆温度T2≥TH6,TH6设定温度可取15℃~25℃。
根据本发明的一个或多个实施例,其中关于环境温度的第一阈值为启动电加热1和2的根本条件,即进入电池低温控制逻辑的条件。当进入低温逻辑后,根据电堆温度来控制第一电加热和第二电加热的开启和关闭状态,而且控制的逻辑采样立体分布式加热方式,对质子交换膜的反应区域温度进行智能自动化控制,保证质子交换膜燃料电池的超低温下的启动可靠性达到质子交换膜燃料电池的最优输出状态。能够使得燃料电池效率最优化输出,达到超低温下(例如上述的阈值TH2在-15℃~-20℃)质子交换膜燃料电池的可靠启动、稳定输出的目标,扩宽质子交换膜燃料电池的低温运行下限。
根据本发明的一个或多个实施例,在进入低温逻辑后,通过判断电堆温度是否大于第二阈值TH2来确定是否电加热1和电加2的操作,即分为两个阶段,在第一阶段时:即当大于第2阈值TH2时,仅仅电加2参与控制逻辑,而且根据温度升高到第三阈值后启动燃料电池,满足第四阈值后按照预设的第一方式控制电加热2的输出功率。在第二阶段时,即当电堆温度小于第二阈值时,电加热1和2都参与,此时对电堆温度的升高的速率要大于第一阶段(即整体对电堆温度升高要求高于在第一阶段对电堆温度的升高要求);具体的控制逻辑如上述的步骤S10-S18。
本发明的方案通过燃料电池启动前依靠电加热对电堆进行升温暖堆达到燃料电池的启动条件,燃料电池启动后,燃料电池会产生热量,此时根据燃料电池产生热量大小,合理分配燃料电池自发热量、电加热热量,保证燃料电池的运行温度。
根据本发明的一个或多个实施例,还提供了一种燃料电池的启动控制装置,包括存储器和处理器;存储器,用于存储计算机程序;处理器,用于当执行计算机程序时,实现上述燃料电池加热控制方法。
根据本发明的一个或多个实施例,还提供了一种燃料电池管理系统,其使用上述的燃料电池加热控制方法,或包括上述的燃料电池加热控制装置。
根据本发明的一个或多个实施例,本发明的方法中的控制逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如,计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上方法的流程的处理,在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如,延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的,术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘,并且排除传播信号并排除传输介质。
根据本发明的一个或多个实施例,本发明的方法可以使用控制电路、(控制逻辑、主控系统或控制模块)来实现,其可以包含一个或多个处理器,也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地,主控系统或控制模块可以包括微控制器MCU。用于实现本发明方法的处理的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如,图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置,并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令,以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作系统。
作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述,用于解释本发明,但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此,本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外,本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化,或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外,本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此,本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定,而是由权利要求及其等同形式来确定。
尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述,但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例,而相反的,意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (15)

1.一种燃料电池加热控制方法,其特征在于:所述燃料电池包括对进入燃料电池电堆的空气进行加热的第一电加热装置和第二电加热装置,所述控制方法包括:
步骤1:燃料电池启动时,采集当前环境温度并实时检测燃料电池的电堆温度;
步骤2:如果当前环境温度大于等于第一阈值,根据所述电堆温度控制所述第一电加热装置和第二电加装置的状态和加热时的输出功率以对所述燃料电池进行加热控制;其中所述状态为开启状态或关闭状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2包括:确定所述第一电加热装置和第二电加热装置中的至少一个处于开启状态。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述开启状态为电加热装置以额定功率进行工作的状态,其中所述第一电加热装置的额定功率小于第二电加热装置的额定功率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2包括:设置多个温度阈值,根据实时检测的所述电堆温度与多个温度阈值的比较结果来确定第一电加热装置和第二电加装置的状态切换和加热时的输出功率。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:分别根据第一预设的功率比和第二预设功率比来确定第一电加热装置和第二电加热装置的输出功率,并且所述预设的功率比为电加热装置输出功率和额定功率的比值,其中,所述预设的功率比小于1并和所述电堆温度常量相关。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:当所述电堆温度大于等于第二阈值时,仅第二电加热装置处于开启状态;当所述电堆温度小于第二阈值时,所述第一电加热装置处于开启状态,并根据实时检测到的电堆温度和所述多个温度阈值中部分预设的温度阈值确定第二电加热装置的状态切换。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:当所述第二电加热装置处于开启状态,实时检测所述电堆温度,确定所述电堆温度是否大于等于第三阈值,
当所述电堆温度大于等于第三阈值并且大于第四阈值时,所述第二电加热装置根据所述第二电加热装置第二预设功率比来输出功率;
当所述电堆温度小于第三阈值时,返回第二电加热装置的开启状态。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述第二阈值的取值范围为-15℃~-20℃;所述第三阈值的取值范围为-5℃~-10℃;所述第四阈值的取值范围为0℃~5℃。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述电堆温度小于第二阈值时,所述第一加热装置和第二电加热装置都处于开启状态,实时检测所述电堆温度,确定所述电堆温度是否大于等于第五阈值,
当所述电堆温度大于等于第五阈值并大于等于第六阈值时,将所述第二电加热装置切换为关闭状态,并确定电堆温度是否大于等于第七阈值,当电堆温度大于等于第七阈值时,所述第一电加热装置根据第一预设功率比来输出功率;
当所述电堆温度小于第五阈值时,返回所述第一电加热和第二电加热装置的开启状态。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:当所述电堆温度小于第六阈值时,实时检测所述电堆温度,并返回确定所述电堆温度是否大于等第五阈值的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:当所述电堆温度小于第七阈值时,实施检测所述电堆温度,并返回确定所述电堆温度是否大于等于第六阈值的步骤。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述第五阈值的取值范围为0℃~10℃;第六阈值的取值范围为15℃~25℃;第七阈值的取值范围为15℃~25℃。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第一阈值的取值范围为-5℃~0℃。
14.一种燃料电池加热控制装置,包括存储器和处理器;所述存储器,用于存储计算机程序;其特征在于:所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现根据权利要求1至13任一项所述的燃料电池加热控制方法。
15.一种燃料电池管理系统,其特征在于:其使用根据权利要求1-13任一项所述的燃料电池加热控制方法,或包括根据权利要求14所述的燃料电池加热控制装置。
CN202211237754.XA 2022-10-10 2022-10-10 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统 Pending CN115548380A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211237754.XA CN115548380A (zh) 2022-10-10 2022-10-10 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211237754.XA CN115548380A (zh) 2022-10-10 2022-10-10 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115548380A true CN115548380A (zh) 2022-12-30

Family

ID=84734199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211237754.XA Pending CN115548380A (zh) 2022-10-10 2022-10-10 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115548380A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3999498B2 (ja) 燃料電池システム及びその停止方法
WO2022135016A1 (zh) 一种燃料电池控制方法、装置、设备及存储介质
CN111628237B (zh) 一种电池热管理系统的控制方法、装置及控制器
CN111211337B (zh) 一种直接甲醇燃料电池系统
CN111987333A (zh) 一种燃料电池储能系统的控制方法及控制系统
CN113809353A (zh) 一种燃料电池控制方法、控制系统、电子设备及存储介质
CN114171761B (zh) 一种质子交换膜燃料电池快速低温启动方法
CN113733855A (zh) 一种电动汽车电池的低温快速启动系统及控制方法
CN113839065A (zh) 一种燃料电池冷却水回路热补偿温度控制系统及控制方法
CN115548380A (zh) 燃料电池加热控制方法、装置和管理系统
WO2023020090A1 (zh) 光伏储能电池冷却系统及运行方法
CN113540500B (zh) 一种氢燃料电池发动机低温冷启动控制方法
CN114475360B (zh) 电动汽车电机冷却液回收控制方法、电子设备及系统
JP2007134241A (ja) 燃料電池冷却システム
CN113793952A (zh) 燃料电池系统及其低温启动控制方法、装置
CN113983544A (zh) 一种运行控制方法、系统及太阳能热泵热水系统
CN118099478B (zh) 燃料电池系统低温冷启动控制方法、装置、设备及介质
US20190288312A1 (en) Method and system for estimating available output of fuel cell
CN219591444U (zh) 燃料电池循环系统及燃料电池
CN114864997B (zh) 一种燃料电池的冷却系统及其控制方法
CN115275257A (zh) 燃料电池的工作方法、燃料电池及计算机可读存储介质
CN115441007A (zh) 一种燃料电池的加温方法、系统以及装置
CN114597445B (zh) 一种氢储能系统综合热管理方法
CN117937668A (zh) 储能装置、车辆、数据读取保存方法、装置及存储介质
CN118213674A (zh) 储能系统的温控方法、装置、设备、存储介质和程序产品

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