CN116512993B - 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质 - Google Patents

一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116512993B
CN116512993B CN202310699229.8A CN202310699229A CN116512993B CN 116512993 B CN116512993 B CN 116512993B CN 202310699229 A CN202310699229 A CN 202310699229A CN 116512993 B CN116512993 B CN 116512993B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
power
electric heater
output
required driving
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
CN202310699229.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116512993A (zh
Inventor
王德平
丁天威
赵慧超
韩令海
黄兴
都京
曲禄成
郝志强
段盼
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 CN202310699229.8A priority Critical patent/CN116512993B/zh
Publication of CN116512993A publication Critical patent/CN116512993A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116512993B publication Critical patent/CN116512993B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/31—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for starting of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质，控制方法包括：确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；根据第一电压值确定燃料电池的输出功率；获取动力电机的需求驱动功率；判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，其中，第一电加热器用于对燃料电池进行加热，第二电加热器用于对动力电池进行加热。本发明提供的技术方案，以提升燃料电池发动机冷启动成功率的同时解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。

Description

一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质。
背景技术
燃料电池汽车的燃料电池是一种能够将燃料中的化学能直接转化为电能的装置，相比于内燃机和发电机组成的发电机组，能量转化环节减少，因此效率高，并且能量转化的产物只能有电能和水，可以做到零污染。燃料电池汽车一般还配备有动力电池，以对制动能量进行回收。
燃料电池冷启动过程主要包括自检，拉载至稳定输出功率，恒功率自加热拉载温升，响应整车动态功率四个阶段，现有的方案中，燃料电池通常会在具备动态输出功能情况下，才响应整车功率输出，即响应动力电机的驱动功率，如此，燃料电池在冷启动过程使得车辆无法运行，从而降低车辆的使用体验。
发明内容
本发明提供一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质，以提升燃料电池发动机冷启动成功率的同时解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池冷启动系统的控制方法，包括：
确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使所述燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；
根据所述第一电压值确定所述燃料电池的输出功率；
获取动力电机的需求驱动功率；
判断所述需求驱动功率是否小于所述燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制所述燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和所述动力电机输出的功率，其中，所述第一电加热器用于对所述燃料电池进行加热，所述第二电加热器用于对动力电池进行加热。
第二方面，本发明实施例提供了一种燃料电池冷启动系统的控制装置，包括：
第一处理模块，用于确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使所述燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；
第二处理模块，用于根据所述第一电压值确定所述燃料电池的输出功率；
获取模块，用于获取动力电机的需求驱动功率；
控制模块，用于判断所述需求驱动功率是否小于所述燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制所述燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和所述动力电机输出的功率，其中，所述第一电加热器用于对所述燃料电池进行加热，所述第二电加热器用于对动力电池进行加热。
第三方面，本发明实施例提供了一种车辆，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述处理器实现如第一方面所述的燃料电池冷启动系统的控制方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的燃料电池冷启动系统的控制方法。
本发明提供的方案，通过在低温环境下，控制燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值，此时燃料电池可以通过自加热方式来实现燃料电池的加热升温，然后根据第一电压值确定燃料电池的输出功率，此时燃料电池的输出功率为恒定功率，再然后获取动力电机的需求驱动功率，并判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，然后根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，使得燃料电池不仅能够进行自加热，还能够通过第一电加热器进行辅助加热，使得燃料电池的温度可以快速升高，提供至第二电加热器的功率可以对动力电池进行加热，使得动力电池的温度升高，保证动力电池的正常工作，此外，燃料电池输出的功率也会提供至动力电机，以使得动力电机能够响应整车的驱动功率需求，从而保证燃料电池在冷启动过程中不仅可以进行自加热提高燃料电池的温升速率，还可以额外输出功率提供给第一电加热器、第二电加热器和动力电机，满足其他设备的功率需求，有效解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的控制装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，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所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图，结合参考图1和图2所示，燃料电池冷启动系统的控制方法主要包括以下步骤：
S201、确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值。
可以理解的是，由于燃料电池的化学反应在质子交换膜上进行，并且会生成水，如果环境温度较低，水结冰会覆盖住质子交换膜，影响化学反应进行，导致燃料电池无法工作。因此，燃料电池在冷启动过程中，为了使燃料电池能够正常工作且迅速升温，燃料电池进行冷启动的过程中通常包括四个阶段，即自检，拉载至稳定输出功率，恒功率自加热拉载温升，响应整车动态功率四个阶段，其中，自检阶段指对燃料电池冷启动系统的进行内部检测，确认燃料电池冷启动系统无任何故障问题，可保证整个系统的可靠性和安全性。拉载至稳定输出功率阶段指通过调整电堆的拉载电流，使得燃料电池的电压维持在低电压范围，并输出恒定的功率。恒功率自加热拉载温升阶段指燃料电池进行自加热以及通过第一电加热器对燃料电池进行加热的过程，以提高燃料电池的温度，保证燃料电池的正常工作。响应整车动态功率指燃料电池的输出功率实时跟随动力电机的需求功率变化的过程。
通常燃料电池在低温环境下输出较大电流将会导致燃料电池输出特性处于低电压状态，本实施例在确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，可对燃料进行超低压拉载，使得使燃料电池输出的第一电压值是低于正常的工作电压的，目的是能够使得燃料电池理论电势与第一电压值的差值用于产生自发热功率，以对燃料电池进行自加热，提高燃料电池的温升速率，进而提高冷启动过程的成功率和效率。
需要说明的是，第一电压值的具体大小可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不做具体限定。
S202、根据第一电压值确定燃料电池的输出功率。
燃料电池的输出功率可以用于响应动力电机的驱动需求，以及提供给第一电加热器和第二电加热器，使得第一电加热器在燃料电池冷启动过程能够进行燃料电池冷却水辅助加热以消耗燃料电池的输出功率，以及第二电加热器对动力电池进行辅助加热以消耗电堆输出功率。
S203、获取动力电机的需求驱动功率。
可以理解的是，动力电机在驱动功率的作用下可以驱动车辆行驶，如此，需求驱动功率即为动力电机驱动车辆行驶所需要的驱动功率。
S204、判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，其中，第一电加热器用于对燃料电池进行加热，第二电加热器用于对动力电池进行加热。
具体的，参考图1，燃料电池冷启动系统包括通过第一管路1连接的第一电加热器2和燃料电池3，以及通过第二管路4连接的第二电加热器5和动力电池6，燃料电池3分别与第一电加热器2、第二电加热器5和动力电机7电连接，其中，第一电加热器2用于对燃料电池3进行加热，第二电加热器5用于对动力电池6进行加热，动力电机7用于驱动车辆行驶，动力电池6可根据实际需求为整车提供动力电。
其中，第一电加热器2和第二电加热器5可以为PTC加热器，但不限于此。
结合参考图1和图2，当燃料电池处于较低温度下时，可以采用第一电加热器进行辅助加热和燃料电池自加热相结合的方式来实现燃料电池的加热升温，燃料电池在进行自加热的过程中，通过DC/DC变换器可以将燃料电池的电压拉低至很小，即进行超低压拉载，保证了燃料电池启动时需要的热量，以使燃料电池在低温条件下能够正常启动，当燃料电池的输出电压稳定在第一电压值，然后根据第一电压值确定燃料电池的输出功率，该部分功率即为燃料电池除了用于自发热后可以输出的额外功率，以提供至第一电加热器、第二电加热器和动力电池进行消耗，第一电加热器可以用于对燃料电池进行加热，具体功率任何分配，可以通过然后获取动力电机的需求驱动功率，并判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，然后根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，如此，燃料电池不仅能够进行自加热，还能够通过第一电加热器进行加热，使得燃料电池的温度可以快速升高，第二电加热器可以对动力电池进行加热，使得动力电池的温度升高，保证动力电池的正常工作，燃料电池输出的功率也会提供至动力电机，以使得动力电机能够响应整车的驱动功率需求，从而保证燃料电池在冷启动过程中，不仅可以进行自加热提高燃料电池的温升速率，还可以额外输出功率提供给第一电加热器、第二电加热器和动力电机，满足其他设备的功率需求，有效解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
本发明实施例中，通过在低温环境下，控制燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值，此时燃料电池可以通过自加热方式来实现燃料电池的加热升温，然后根据第一电压值确定燃料电池的输出功率，此时燃料电池的输出功率为恒定功率，再然后获取动力电机的需求驱动功率，并判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，然后根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，使得燃料电池不仅能够进行自加热，还能够通过第一电加热器进行辅助加热，使得燃料电池的温度可以快速升高，提供至第二电加热器的功率可以对动力电池进行加热，使得动力电池的温度升高，保证动力电池的正常工作，此外，燃料电池输出的功率也会提供至动力电机，以使得动力电机能够响应整车的驱动功率需求，从而保证燃料电池在冷启动过程中不仅可以进行自加热提高燃料电池的温升速率，还可以额外输出功率提供给第一电加热器、第二电加热器和动力电机，满足其他设备的功率需求，有效解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
可选的，继续参考图1，第一电压值U1满足：0＜U1＜U2，其中，U2为燃料电池在低温环境下正常工作的最小电压值。
燃料电池在低温环境下正常工作时的电压通常为一个电压范围，在正常工作电压范围内，燃料电池产生的热量可避免燃料电池结冰，保证燃料电池的可靠工作。
由于燃料电池在低温环境下输出较大电流将会导致电堆输出特性处于低电压状态，在拉载过程中可以使燃料电池的输出电压很低，甚至低于燃料电池的正常工作电压，此时，燃料电池产生的自热功率相比较与正常工作电压下就会很大，如此，设置第一电压值U1满足0＜U1＜U2，可保证燃料电池能够产生更多自热功率，使得燃料电池的温度快速升高，提高冷启动成功率。
可选的，继续参考图1，根据第一电压值确定燃料电池的输出功率，包括：按照公式P0＝n*U1*I确定燃料电池的输出功率P0，其中，U1为第一电压值，I为燃料电池的输出电流，n为燃料电池的单体数量。
其中，第一电压值U1、燃料电池的输出电流I和燃料电池的单体数量n均可根据实际需求进行设定，此处不做具体限定。
示例性的，燃料电池反应过程中，依据氢气的理论电势约为1.2V，通过超低压拉载可将燃料电池的电压拉载至0.2V，此时，燃料电池用加热的功率P1即为P0＝(1.2-0.2)*I*n，其中，I为燃料电池的输出电流，n为燃料电池的单体数量，而燃料电池的输出功率P1即为P1＝0.2*I*n，该输出功率可用于第一电加热器、第二电加热器加热输出以及整车行驶需求功率输出。
可选的，图3为本发明实施例提供的另一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图，如图3所示，根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，包括：若需求驱动功率小于燃料电池的输出功率，控制燃料电池向动力电机提供的功率为动力电机的需求驱动功率；若需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率，控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率。因此，燃料电池冷启动系统的控制方法主要包括以下步骤：
S301、确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值。
S302、根据第一电压值确定燃料电池的输出功率。
S303、获取动力电机的需求驱动功率。
S304、判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，若是，则执行步骤S305，若否，则执行步骤S306。
S305、控制燃料电池向动力电机提供的功率为动力电机的需求驱动功率。
S306、控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率。
具体的，通过判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，可以根据实际需求驱动功率的大小来判定燃料电池的输出功率能否全部用于向动力电机提供，保证输出功率的合理利用。进一步的，当需求驱动功率小于燃料电池的输出功率时，说明动力电机的实际需求的驱动功率很小，此时可使得燃料电池的输出功率可以满足动力电机的全部驱动功率的需求，而输出功率减去需求驱动功率剩余的部分功率可提供至第一电加热器或第二电加热器，保证燃料电池的输出功率能够被充分利用。而当需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率时，说明燃料电池的输出功率不能满足需求驱动功率的全部功率需求，此时，可控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率，即使得动力电机的实际驱动功率的最大值被限制为燃料电池的输出功率。如此，可保证燃料电池的输出功率能够被充分合理的利用，解决了燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
可选的，图4为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图，如图4所示，若需求驱动功率小于燃料电池的输出功率，继续判断需求驱动功率是否大于第二电加热器的额定功率；当需求驱动功率大于第二电加热器的额定功率时，控制第一电加热器的输出功率等于燃料电池的输出功率与需求驱动功率的差值，第二电加热器的输出功率等于零；当需求驱动功率小于或等于第二电加热器的额定功率时，控制第一电加热器的输出功率为额定功率，第二电加热器的输出功率等于第二电加热器的额定功率与需求驱动功率的差值；其中，燃料电池的输出功率等于第一电加热器的额定功率和第二电加热器的额定功率的总和。因此，燃料电池冷启动系统的控制方法主要包括以下步骤：
S401、确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值。
S402、根据第一电压值确定燃料电池的输出功率。
S403、获取动力电机的需求驱动功率。
S404、判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，若是，则执行步骤S405，若否，则执行步骤S408。
S405、判断需求驱动功率是否大于第二电加热器的额定功率；若是，则执行步骤S406，若否，则执行步骤S407。
其中，第二电加热器的额定功率可以是任意值，可根据实际需求设置合适的第二电加热器，此处不做具体限定。
S406、控制第一电加热器的输出功率等于燃料电池的输出功率与需求驱动功率的差值，第二电加热器的输出功率等于零，以及控制燃料电池向动力电机提供的功率为动力电机的需求驱动功率。
具体的，在判定需求驱动功率大于第二电加热器的额定功率时，可以使得燃料电池的输出功率优先提供给动力电机，满足动力电机的驱动需求，其次是保证燃料电池的温度快速升高，此时，可控制第二电加热器的输出功率为零，即使得燃料电池的输出功率与需求驱动功率的差值全部提供至第一电加热器，保证第一电加热能够对燃料电池进行加热，使得燃料电池的温度可以快速升高，从而提高冷启动的成功率。如此，可控制第二电加热器的输出功率等于零，
S407、控制第一电加热器的输出功率为额定功率，第二电加热器的输出功率等于第二电加热器的额定功率与需求驱动功率的差值，以及控制燃料电池向动力电机提供的功率为动力电机的需求驱动功率。
S408、控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率。
其中，燃料电池的输出功率等于第一电加热器的额定功率和第二电加热器的额定功率的总和。
具体的，在判定需求驱动功率小于或等于第二电加热器的额定功率时，说明动力电机的需求驱动功率很小，同样可以使得燃料电池的输出功率优先提供给动力电机，满足动力电机的驱动需求，由于燃料电池的输出功率等于第一电加热器的额定功率和第二电加热器的额定功率的总和，在燃料电池的输出功率满足动力电机的需求驱动功率后，仍能满足第一电加热器在额定功率下工作的功率需求，再然后，输出功率减去需求驱动功率和第电加热器的额定功率后的差值可提供至第二电加热器，则第二电加热器的输出功率等于第二电加热器的额定功率减去需求驱动功率的差值。
本实施例中，在判定需求驱动功率小于燃料电池的输出功率后，可以通过继续判断需求驱动功率是否大于第二电加热器的额定功率，可对燃料电池的输出功率进行进一步的合理分配，如此，在保证燃料电池的输出功率满足动力电机的需求驱动功率的情况下，其次再满足第一电加热器工作的功率需求，最终再将剩余的功率提供至第二电加热器，如此，使得燃料电池在冷启动过程中仍能满足整车的动力需求，解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题，同时又能对燃料电池进行辅助加热，提升燃料电池的冷启动成功率。
可选的，图5为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图，如图5所示，在根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率之后，还包括：对燃料电池进行加热；获取燃料电池的实时温度，并在燃料电池的温度达到第二预设值时，确定燃料电池完成冷启动；解除在需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率时，控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率的限制要求，以使燃料电池的输出功率完全响应动力电机的需求驱动功率。因此，燃料电池冷启动系统的控制方法主要包括以下步骤：
S501、确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值。
S502、根据第一电压值确定燃料电池的输出功率。
S503、获取动力电机的需求驱动功率。
S504、判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，若是，则执行步骤S505，若否，则执行步骤S506。
S505、控制燃料电池向动力电机提供的功率为动力电机的需求驱动功率。
S506、控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率。
S507、对燃料电池进行加热。
具体的，燃料电池进行加热的过程主要通过第一电加热器辅助加热和燃料电池自加热相结合的方式来实现燃料电池的加热升温，使得燃料电池的快速升温，提高燃料电池低温启动效率。
S508、获取燃料电池的实时温度，并在燃料电池的温度达到第一预设值时，确定燃料电池完成冷启动。
其中，第一预设值可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不做具体限定，可根据实际需求进行设置。
S509、解除在需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率时，控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率的限制要求，以使燃料电池的输出功率完全响应动力电机的需求驱动功率。
本实施例中，在燃料电池的低温冷启动过程中，可通过对燃料电池进行拉载，使得燃料电池子在进行自加热的同时，还会输出功率提供至第一电加热器、第二电加热器和动力电机，以满足整车的驱动需求。此时，燃料电池的输出功率保持为恒定功率，在该阶段，燃料电池的温度开始升高，通过获取燃料电池的实时温度，以判断燃料电池的实时温度是否达到第一预设值，并在判定确定燃料电池的实时温度达到第一预设值后确定燃料电池完成冷启动。由于在冷启动过程中，燃料电池的输出功率有限，当动力电机的需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率时，将会使得动力电机的实际驱动功率被限制为最大值为燃料电池的输出功率，如此，在燃料电池完成冷启动后，此时需要解除在需求驱动功率大于或等于燃料电池的输出功率时，控制动力电机的实际驱动功率等于燃料电池的输出功率的限制要求，以使燃料电池的输出功率完全响应动力电机的需求驱动功率，保证车辆的正常工作。
可选的，图6为本发明实施例提供的又一种燃料电池冷启动系统的控制方法的流程图，如图6所示，在确定燃料电池进行冷启动之前，包括：获取环境温度，并判断环境温度是否达到第一预设值，若是，则确定燃料电池进行冷启动，若否，则确定燃料电池进行常温启动。因此，燃料电池冷启动系统的控制方法主要包括以下步骤：
S601、获取环境温度，并判断环境温度是否达到第二预设值，若是，则执行步骤S602，若否，则执行步骤S603。
其中，第二预设值可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不做具体限定。
S602、确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值。
S603、确定燃料电池进行常温启动。
S604、根据第一电压值确定燃料电池的输出功率。
S605、获取动力电机的需求驱动功率。
S606、判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，其中，第一电加热器用于对燃料电池进行加热，第二电加热器用于对动力电池进行加热。
本实施例中，在燃料电池进行冷启动之前，需要先判断环境温度是否很低，可通过设定第二预设值与获取的环境温度进行比较来判定，若环境温度大于等于第二预设值，说明环境温度正常或比较高，此时，可控制燃料电池直接进行常温启动即可，若环境温度小于低于第二预设值，说明环境温度很低，此时，可控制燃料电池进行冷启动。此外，在获取环境温度之间还可以先对整个系统进行自检，保证系统不存在任何故障问题，可以安全运行。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池冷启动系统的控制装置，图7为本发明实施例提供的一种燃料电池冷启动系统的控制装置的结构示意图，如图7所示，该控制装置包括第一处理模块10用于确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；第二处理模块20用于根据第一电压值确定燃料电池的输出功率；获取模块30用于获取动力电机的需求驱动功率；控制模块40用于判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，其中，第一电加热器用于对燃料电池进行加热，第二电加热器用于对动力电池进行加热。
本实施例中，在低温环境下，通过第一处理模块10控制燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使燃料电池的输出电压稳定在第一电压值，此时燃料电池可以通过自加热方式来实现燃料电池的加热升温，然后由第二处理模块20根据第一电压值确定燃料电池的输出功率，此时燃料电池的输出功率为恒定功率，再然后获取模块30将获取的动力电机的需求驱动功率发送至控制模块40，使得控制模块40判断需求驱动功率是否小于燃料电池的输出功率，然后根据判断结果控制燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和动力电机输出的功率，使得燃料电池不仅能够进行自加热，还能够通过第一电加热器进行辅助加热，使得燃料电池的温度可以快速升高，提供至第二电加热器的功率可以对动力电池进行加热，使得动力电池的温度升高，保证动力电池的正常工作，此外，燃料电池输出的功率也会提供至动力电机，以使得动力电机能够响应整车的驱动功率需求，从而保证燃料电池在冷启动过程中不仅可以进行自加热提高燃料电池的温升速率，还可以额外输出功率提供给第一电加热器、第二电加热器和动力电机，满足其他设备的功率需求，有效解决燃料电池冷启动过程整车无法运行的问题。
本实施例还提供了一种车辆，图8为本发明实施例提供的一种车辆的结构示意图，如图8所示，该车辆包括处理器810、存储器820、输入装置830和输出装置840；车辆中处理器810的数量可以是一个或多个，车辆中的处理器810、存储器820、输入装置830和输出装置840可以通过总线或其他方式连接。
存储器820作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车辆启动方法对应的程序指令或模块(电机控制装置中的第一处理模块10、第二处理模块20、获取模块30和控制模块40)。处理器810通过运行存储在存储器820中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的燃料电池冷启动系统的控制方法。
存储器820可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器820可进一步包括相对于处理器810远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置830可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与车辆的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置840可包括显示屏等显示设备。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现上述任一实施例提供的燃料电池冷启动系统的控制方法。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
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、相互结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 (8)

1.一种燃料电池冷启动系统的控制方法，其特征在于，包括：
确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使所述燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；
根据所述第一电压值确定所述燃料电池的输出功率；
获取动力电机的需求驱动功率；
判断所述需求驱动功率是否小于所述燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制所述燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和所述动力电机输出的功率，其中，所述第一电加热器用于对所述燃料电池进行加热，所述第二电加热器用于对动力电池进行加热；
根据判断结果控制所述燃料电池向所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述动力电机输出的功率，包括：
若所述需求驱动功率小于所述燃料电池的输出功率，控制所述燃料电池向所述动力电机提供的功率为所述动力电机的需求驱动功率；
若所述需求驱动功率大于或等于所述燃料电池的输出功率，控制所述动力电机的实际驱动功率等于所述燃料电池的输出功率；
还包括：若所述需求驱动功率小于所述燃料电池的输出功率，继续判断所述需求驱动功率是否大于所述第二电加热器的额定功率；当所述需求驱动功率大于所述第二电加热器的额定功率时，控制所述第一电加热器的输出功率等于所述燃料电池的输出功率与所述需求驱动功率的差值，所述第二电加热器的输出功率等于零；
当所述需求驱动功率小于或等于所述第二电加热器的额定功率时，控制所述第一电加热器的输出功率为额定功率，所述第二电加热器的输出功率等于所述第二电加热器的额定功率与所述需求驱动功率的差值；
其中，所述燃料电池的输出功率等于所述第一电加热器的额定功率和所述第二电加热器的额定功率的总和。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统的控制方法，其特征在于，在根据判断结果控制所述燃料电池向所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述动力电机输出的功率之后，还包括：
对所述燃料电池进行加热；
获取所述燃料电池的实时温度，并在所述燃料电池的温度达到第一预设值时，确定所述燃料电池完成冷启动；
解除在所述需求驱动功率大于或等于所述燃料电池的输出功率时，控制所述动力电机的实际驱动功率等于所述燃料电池的输出功率的限制要求，以使所述燃料电池的输出功率完全响应所述动力电机的需求驱动功率。
3.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统的控制方法，其特征在于，所述第一电压值U1满足：0＜U1＜U2，其中，U2为所述燃料电池在低温环境下正常工作的最小电压值。
4.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统的控制方法，其特征在于，根据所述第一电压值确定所述燃料电池的输出功率，包括：
按照公式P0=n*U1*I确定所述燃料电池的输出功率P0，其中，U1为第一电压值，I为燃料电池的输出电流，n为燃料电池的单体数量。
5.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统的控制方法，其特征在于，在确定燃料电池进行冷启动之前，包括：
获取环境温度，并判断所述环境温度是否达到第二预设值，若是，则确定所述燃料电池进行冷启动，若否，则确定所述燃料电池进行常温启动。
6.一种燃料电池冷启动系统的控制装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于确定燃料电池进行冷启动时，对燃料电池进行拉载，使所述燃料电池的输出电压稳定在第一电压值；
第二处理模块，用于根据所述第一电压值确定所述燃料电池的输出功率；
获取模块，用于获取动力电机的需求驱动功率；
控制模块，用于判断所述需求驱动功率是否小于所述燃料电池的输出功率，以根据判断结果控制所述燃料电池向第一电加热器、第二电加热器和所述动力电机输出的功率，其中，所述第一电加热器用于对所述燃料电池进行加热，所述第二电加热器用于对动力电池进行加热；
其中，根据判断结果控制所述燃料电池向所述第一电加热器、所述第二电加热器和所述动力电机输出的功率，包括：
若所述需求驱动功率小于所述燃料电池的输出功率，控制所述燃料电池向所述动力电机提供的功率为所述动力电机的需求驱动功率；
若所述需求驱动功率大于或等于所述燃料电池的输出功率，控制所述动力电机的实际驱动功率等于所述燃料电池的输出功率；
还包括：若所述需求驱动功率小于所述燃料电池的输出功率，继续判断所述需求驱动功率是否大于所述第二电加热器的额定功率；当所述需求驱动功率大于所述第二电加热器的额定功率时，控制所述第一电加热器的输出功率等于所述燃料电池的输出功率与所述需求驱动功率的差值，所述第二电加热器的输出功率等于零；
当所述需求驱动功率小于或等于所述第二电加热器的额定功率时，控制所述第一电加热器的输出功率为额定功率，所述第二电加热器的输出功率等于所述第二电加热器的额定功率与所述需求驱动功率的差值；
其中，所述燃料电池的输出功率等于所述第一电加热器的额定功率和所述第二电加热器的额定功率的总和。
7.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述处理器实现如权利要求1-5中任一项所述的燃料电池冷启动系统的控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的燃料电池冷启动系统的控制方法。
CN202310699229.8A 2023-06-13 2023-06-13 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质 Active CN116512993B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310699229.8A CN116512993B (zh) 2023-06-13 2023-06-13 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310699229.8A CN116512993B (zh) 2023-06-13 2023-06-13 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116512993A CN116512993A (zh) 2023-08-01
CN116512993B true CN116512993B (zh) 2024-03-26

Family

ID=87406572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310699229.8A Active CN116512993B (zh) 2023-06-13 2023-06-13 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116512993B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107264299A (zh) * 2016-04-07 2017-10-20 现代自动车株式会社 用于控制燃料电池车辆的启动的方法
CN110116640A (zh) * 2019-05-31 2019-08-13 广东宏远氢能动力装备制造有限公司 车载铝水制氢燃料电池电动汽车的混合动力系统
CN110690483A (zh) * 2019-09-20 2020-01-14 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池冷启动装置及控制方法
CN113665375A (zh) * 2021-09-22 2021-11-19 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 车辆启动控制方法、控制器及存储介质
CN115742878A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 长城汽车股份有限公司 电池的动态低温启动方法、装置、电子设备及车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107264299A (zh) * 2016-04-07 2017-10-20 现代自动车株式会社 用于控制燃料电池车辆的启动的方法
CN110116640A (zh) * 2019-05-31 2019-08-13 广东宏远氢能动力装备制造有限公司 车载铝水制氢燃料电池电动汽车的混合动力系统
CN110690483A (zh) * 2019-09-20 2020-01-14 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池冷启动装置及控制方法
CN113665375A (zh) * 2021-09-22 2021-11-19 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 车辆启动控制方法、控制器及存储介质
CN115742878A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 长城汽车股份有限公司 电池的动态低温启动方法、装置、电子设备及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN116512993A (zh) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3832417B2 (ja) 燃料電池システム
JP4821662B2 (ja) 燃料電池システム
JP6292405B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転制御方法
JP6252595B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
CN112366337B (zh) 一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法及装置
CN106898796A (zh) 一种氢燃料电池启动系统及方法
US8715873B2 (en) Fuel cell system with improved cold start properties and method of operating same
CN207972603U (zh) 一种基于bsg的轻型混合动力系统的双电网结构
US9337503B2 (en) Fuel cell power control by offset estimation
US20080118798A1 (en) Fuel cell system apparatus
JP4516093B2 (ja) 燃料電池システム及びその始動方法
WO2021044399A1 (en) Fuel cell control method, control system and electric vehicle
JP2008084628A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池の始動方法
JP2007258117A (ja) 燃料電池システム
JP4505489B2 (ja) 燃料電池システム及びその起動方法
CN113246802B (zh) 高压系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN113161584B (zh) 一种整车燃料电池系统启动控制方法、系统及客车
CN116512993B (zh) 一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质
CN114103921B (zh) 车辆保电控制方法、装置及可读存储介质
CN116238391B (zh) 燃料电池的控制方法及装置
CN110112441A (zh) 一种燃料电池系统的高电位控制方法及装置
KR101780288B1 (ko) 통합 연료전지 제어 시스템 및 그 구동 방법
CN113525179A (zh) 一种燃料电池的动态响应控制方法
CN115224317A (zh) 燃料电池系统的管理方法、燃料电池系统及存储介质
CN105134634A (zh) 用于风机的电机转矩控制方法、装置和计算机可读介质

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