CN117352787A - 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆 - Google Patents

燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN117352787A
CN117352787A CN202210745062.XA CN202210745062A CN117352787A CN 117352787 A CN117352787 A CN 117352787A CN 202210745062 A CN202210745062 A CN 202210745062A CN 117352787 A CN117352787 A CN 117352787A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
fuel cell
cell system
external load
change rate
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
CN202210745062.XA
Other languages
English (en)
Inventor
赫强
陈鹏
崔天宇
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.)
Weishi Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Weishi Energy Technology Co Ltd
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 Weishi Energy Technology Co Ltd filed Critical Weishi Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202210745062.XA priority Critical patent/CN117352787A/zh
Publication of CN117352787A publication Critical patent/CN117352787A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • 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
    • 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
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

本申请提供了一种燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件，该方法包括：获取燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；在功率动态变化速率大于预定变化速率的情况下，控制各BOP组件以对应的预定功率工作且调整电堆的输出功率，以对外部负载的功率变化进行动态响应，预定功率大于或者等于BOP组件满足外部负载变化需求的最小功率。该方法解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。

Description

燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆
技术领域
本申请涉及电池系统技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统的动态响应方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和车辆。
背景技术
由于乘用车辆运行工况复杂多变，汽车在正常行驶过程中可能会出现频繁加速、减速、紧急制动等情况，这就要求车用燃料电池系统能够尽快地响应这种外部负载的变化，即实现燃料电池系统的动态响应。
燃料电池系统的动态响应指的是燃料电池系统响应目标功率的过程，分为加载过程和减载过程。燃料电池系统的输出功率是由电流乘电压得到，而输出电流电压由电堆的输出特性决定，如图1所示。
并且，如图2所示，燃料电池系统是由空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统、电堆、DCDC等组成，因此，燃料电池系统的动态响应过程不仅需要考虑燃料电池系统电堆的电流、电压响应特性，还需要协调控制空气供应系统、氢气供应系统以及冷却系统。
但是，如图3所示，车用燃料电池系统的电流电压的动态响应受空气供应系统、氢气供应系统以及冷却系统的响应时间限制，且空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统的升减载速度都不一样，会引起在升降载过程中欠气、氢空压差大等问题。
为了解决升降载过程中欠气、氢空压差大等问题，传统的解决方案，以最慢的响应时间为系统整体的响应时间，让响应快的按照慢的速率响应，根据燃料电池系统的响应特性分析空气路的响应特性最慢，固定燃料电池系统的加减载斜率，让燃料电池系统电堆、氢气系统、冷却系统跟随空气的响应时间，导致燃料电池系统对外部负载变化响应非常慢。
进一步地，车用燃料电池系统急卸载时，车用燃料电池系统的电堆停止向外部负载、内部的空气供应系统、氢气供应系统和冷却系统供电，即电堆的输出电流为0，会出现高电位腐蚀。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种燃料电池系统的动态响应方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和车辆，以解决现有技术中燃料电池系统的动态响应慢的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池系统的动态响应方法，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件，所述方法包括：获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；在所述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对所述外部负载供电且控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率。
可选地，在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，所述方法还包括：在所述功率动态变化速率大于第二阈值且小于所述第一阈值的情况下，控制各所述BOP组件以对应的预定功率工作且调整所述电堆的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述预定功率大于或者等于所述BOP组件满足所述外部负载变化需求的最小功率。
可选地，在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，所述方法还包括：在所述功率动态变化速率小于或者等于第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整所述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各所述BOP组件的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述第一预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述电堆的输出功率的变化速率，所述第二预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述BOP组件的输出功率的变化速率。
可选地，所述燃料电池系统还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与所述电堆连接，控制各所述BOP组件以对应的预定功率工作且调整所述电堆的输出功率包括：控制所述DCDC转换器调整所述燃料电池系统的输出电压和输出电流，以调整所述电堆的所述输出功率。
可选地，所述燃料电池系统还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与所述电堆连接，控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率包括：控制所述DCDC转换器进入电压闭环模式，使得所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率，所述电压闭环模式为所述燃料电池系统的输出电压保持恒定且所述燃料电池系统的输出电流小于预定电流且大于0。
可选地，所述BOP组件包括空气供应系统、氢气供应系统和冷却系统，所述空气供应系统、所述氢气供应系统和所述冷却系统的响应时间均小于所述电堆的响应速度。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种燃料电池系统的动态响应装置，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件，所述装置包括：获取单元，用于获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；第一控制单元，用于在所述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对所述外部负载供电且控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率。
可选地，所述装置还包括：第二控制单元，用于在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在所述功率动态变化速率大于第二阈值且小于所述第一阈值的情况下，控制各所述BOP组件以对应的预定功率工作且调整所述电堆的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述预定功率大于或者等于所述BOP组件满足所述外部负载变化需求的最小功率。
可选地，所述装置还包括：第三控制单元，用于在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在所述功率动态变化速率小于或者等于第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整所述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各所述BOP组件的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述第一预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述电堆的输出功率的变化速率，所述第二预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述BOP组件的输出功率的变化速率。
根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的方法。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的方法。
根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种车辆，包括：燃料电池系统、电机、一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述电机为所述燃料电池系统的外部负载所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。
在本发明实施例中，上述燃料电池系统的动态响应方法中，首先，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；然后，在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。该方法中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而该方法解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中电堆的输出特性的示意图；
图2示出了现有技术中燃料电池系统的示意图；
图3示出了现有技术中识别响应时间的示意图；
图4示出了根据本申请的一种实施例的燃料电池系统的动态响应方法的流程图；
图5示出了根据本申请的一种实施例的DCDC电压闭环控制的流程图；
图6示出了根据本申请的一种实施例的燃料电池系统的动态响应装置的示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
BOP组件：balance of plant，即电堆的辅助设备，电堆稳定运行的关键环境。
正如背景技术中所说的，现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种燃料电池系统的动态响应方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和车辆。
根据本申请的实施例，提供了一种燃料电池系统的动态响应方法，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件。
图4是根据本申请实施例的燃料电池系统的动态响应方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
步骤S102，在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。
上述燃料电池系统的动态响应方法中，首先，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；然后，在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。该方法中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而避免燃料电池系统高电位腐蚀，又解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
需要说明的是，上述BOP组件为上述燃料电池系统内部的用电设备，即内部负载，上述外部负载即为上述燃料电池系统的内部负载以外的用电设备，上述燃料电池系统的电堆既为上述BOP组件供电也为上述外部负载供电。
还需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的一种实施例中，在获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，上述方法还包括：在上述功率动态变化速率大于上述第二阈值且小于上述第一阈值的情况下，控制各上述BOP组件以对应的预定功率工作且调整上述电堆的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述预定功率大于或者等于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率。具体地，在外部负载的功率动态变化速率大于上述第二阈值且小于上述第一阈值时，上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载无法满足外部负载变化的动态响应，且并不处于急卸载模式，仅调整电堆的输出功率，来实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应，其他的BOP组件由于响应速度慢，以对应的预定功率工作，满足上述外部负载变化需求的功率即可，大大提高了响应速度。另外，上述第二阈值小于上述第一阈值，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的上述第二阈值和上述第一阈值，以进一步确保实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应。
优选地，上述预定功率大于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率，避免上述BOP组件的电路受到干扰导致上述BOP组件的功率出现波动而无法满足上述外部负载变化需求，进一步确保实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应。
需要说明的是，上述功率动态变化速率大于上述第二阈值且小于上述第一阈值的情况，即外部负载变化较大且并不处于急卸载模式，燃料电池系统处于动态模式，控制各上述BOP组件以对应的预定功率，即控制空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统保持在高功率的供应点，只让燃料电池系统电堆的电流和电压来调整输出功率去动态响应整车需求。
本申请的一种实施例中，在获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，上述方法还包括：在上述功率动态变化速率小于或者等于第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整上述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各上述BOP组件的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述第一预定变化速率为上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载来调整上述电堆的输出功率的变化速率，上述第二预定变化速率为上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载来调整上述BOP组件的输出功率的变化速率，上述第二阈值小于上述第一阈值。具体地，燃料电池系统的功率动态变化速率小于或者等于第二阈值，即外部负载变化不大，整车处于稳定车况，例如，车速稳定，以第一预定变化速率调整上述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各上述BOP组件的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，即燃料电池系统处于经济模式，经济模式根据燃料电池系统的固有特性控制燃料电池系统的加减载，即可满足对外部负载变化的动态响应。
本申请的一种实施例中，上述燃料电池系统还包括DCDC转换器，上述DCDC转换器与上述电堆连接，控制各上述BOP组件以对应的预定功率工作且调整上述电堆的输出功率包括：控制上述DCDC转换器调整上述燃料电池系统的输出电压和输出电流，以调整上述电堆的上述输出功率。具体地，上述DCDC转换器响应速度快，调整上述燃料电池系统的输出电压和输出电流，即可调整上述燃料电池系统的输出功率，满足外部负载功率变化的需要，实现对外部负载变化的动态响应。
本申请的一种实施例中，上述燃料电池系统还包括DCDC转换器，上述DCDC转换器与上述电堆连接，控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率包括：控制上述DCDC转换器进入电压闭环模式，使得上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，上述电压闭环模式为上述燃料电池系统的输出电压保持恒定且上述燃料电池系统的输出电流小于预定电流且大于0。具体地，如图5所示，燃料电池系统进入急卸载模式，上述DCDC转换器在50ms内进行响应，使得上述DCDC对外部负载的供电电流为0，控制上述DCDC转换器进入电压闭环模式，即进行稳压限流，目标电压为0.85×节数，根据BOP组件的总功率和目标电压计算电流最大值，使得电流小于电流最大值，从而上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即电堆的净输出功率为0，直至燃料电池系统退出急卸载模式。
本申请的一种实施例中，上述BOP组件包括空气供应系统、氢气供应系统和冷却系统，上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间均小于上述电堆的响应速度。具体地，采集上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间的数据，与DCDC的响应速度进行比较，确定上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间均小于上述电堆的响应速度，采用上述方案，仅调整电堆的输出功率，来实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应，即可大大提升响应速度。
本申请实施例还提供了一种燃料电池系统的动态响应装置，需要说明的是，本申请实施例的燃料电池系统的动态响应装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于燃料电池系统的动态响应方法。以下对本申请实施例提供的燃料电池系统的动态响应装置进行介绍。
图6是根据本申请实施例的燃料电池系统的动态响应装置的示意图。如图6所示，该装置包括：
获取单元10，用于获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
第一控制单元20，用于在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。
上述燃料电池系统的动态响应装置中，获取单元获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；第一控制单元在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。该装置中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而避免燃料电池系统高电位腐蚀，又解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
需要说明的是，上述BOP组件为上述燃料电池系统内部的用电设备，即内部负载，上述外部负载即为上述燃料电池系统的内部负载以外的用电设备，上述燃料电池系统的电堆既为上述BOP组件供电也为上述外部负载供电。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括第二控制单元，其中，上述第二控制单元用于在获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在上述功率动态变化速率大于第二阈值且小于上述第一阈值的情况下，控制各上述BOP组件以对应的预定功率工作且调整上述电堆的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述预定功率大于或者等于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率。具体地，在外部负载的功率动态变化速率大于上述第二阈值且小于上述第一阈值时，上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载无法满足外部负载变化的动态响应，且并不处于急卸载模式，仅调整电堆的输出功率，来实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应，其他的BOP组件由于响应速度慢，以对应的预定功率工作，满足上述外部负载变化需求的功率即可，大大提高了响应速度。另外，上述第二阈值小于上述第一阈值，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的上述第二阈值和上述第一阈值，以进一步确保实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应。
优选地，上述预定功率大于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率，避免上述BOP组件的电路受到干扰导致上述BOP组件的功率出现波动而无法满足上述外部负载变化需求，进一步确保实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应。
需要说明的是，上述功率动态变化速率大于上述第二阈值且小于上述第一阈值的情况，即外部负载变化较大且并不处于急卸载模式，燃料电池系统处于动态模式，控制各上述BOP组件以对应的预定功率，即控制空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统保持在高功率的供应点，只让燃料电池系统电堆的电流和电压来调整输出功率去动态响应整车需求。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括第三控制单元，其中，上述第三控制单元用于在获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在上述功率动态变化速率小于或者等于上述第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整上述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各上述BOP组件的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述第一预定变化速率为上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载来调整上述电堆的输出功率的变化速率，上述第二预定变化速率为上述燃料电池系统响应于上述外部负载变化自动加减载来调整上述BOP组件的输出功率的变化速率。具体地，燃料电池系统的功率动态变化速率小于或者等于第二阈值，即外部负载变化不大，整车处于稳定车况，例如，车速稳定，以第一预定变化速率调整上述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各上述BOP组件的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，即燃料电池系统处于经济模式，经济模式根据燃料电池系统的固有特性控制燃料电池系统的加减载，即可满足对外部负载变化的动态响应。
本申请的一种实施例中，上述燃料电池系统还包括DCDC转换器，上述第二控制单元包括第一控制模块，上述第一控制模块用于控制上述DCDC转换器调整上述燃料电池系统的输出电压和输出电流，以调整上述电堆的上述输出功率。具体地，上述DCDC转换器响应速度快，调整上述燃料电池系统的输出电压和输出电流，即可调整上述燃料电池系统的输出功率，满足外部负载功率变化的需要，实现对外部负载变化的动态响应。
本申请的一种实施例中，上述燃料电池系统还包括DCDC转换器，上述DCDC转换器与上述电堆连接，上述第三控制单元包括第二控制模块，上述第二控制模块用于控制上述DCDC转换器进入电压闭环模式，使得上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，上述电压闭环模式为上述燃料电池系统的输出电压保持恒定且上述燃料电池系统的输出电流小于预定电流且大于0。具体地，如图5所示，燃料电池系统进入急卸载模式，上述DCDC转换器在50ms内进行响应，使得上述DCDC对外部负载的供电电流为0，控制上述DCDC转换器进入电压闭环模式，即进行稳压限流，目标电压为0.85×节数，根据BOP组件的总功率和目标电压计算电流最大值，使得电流小于电流最大值，从而上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即电堆的净输出功率为0，直至燃料电池系统退出急卸载模式。
本申请的一种实施例中，上述BOP组件包括空气供应系统、氢气供应系统和冷却系统，上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间均小于上述电堆的响应速度。具体地，采集上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间的数据，与DCDC的响应速度进行比较，确定上述空气供应系统、上述氢气供应系统和上述冷却系统的响应时间均小于上述电堆的响应速度，采用上述方案，仅调整电堆的输出功率，来实现对上述外部负载的功率变化的快速动态响应，即可大大提升响应速度。
本申请实施例还提供了一种车辆，包括：燃料电池系统、电机、一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述电机为上述燃料电池系统的外部负载上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的方法。
上述车辆中，包括燃料电池系统、电机、一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述电机为上述燃料电池系统的外部负载上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的方法。该方法中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，卸载后进入卸载模式保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，避免燃料电池系统高电位腐蚀，解决了现有技术中燃料电池系统的动态响应易出现高电位腐蚀的问题。
上述燃料电池系统的动态响应装置包括处理器和存储器，上述获取单元和第一控制单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
步骤S102，在上述功率动态变化速率大于预定变化速率的情况下，控制各上述BOP组件以对应的预定功率工作且调整上述电堆的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述预定功率大于或者等于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
步骤S102，在上述功率动态变化速率大于预定变化速率的情况下，控制各上述BOP组件以对应的预定功率工作且调整上述电堆的输出功率，以对上述外部负载的功率变化进行动态响应，上述预定功率大于或者等于上述BOP组件满足上述外部负载变化需求的最小功率。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取计算机可读存储介质中。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或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的燃料电池系统的动态响应方法中，首先，获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；然后，在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。该方法中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而避免燃料电池系统高电位腐蚀，又解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
2)、本申请的燃料电池系统的动态响应装置中，获取单元获取上述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；第一控制单元在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对上述外部负载供电且控制上述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率。该装置中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而避免燃料电池系统高电位腐蚀，又解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
3)、本申请的车辆中，包括燃料电池系统、电机、一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述电机为上述燃料电池系统的外部负载，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的方法。该方法中在上述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，即燃料电池系统处于急卸载模式，即整车急踩刹车，燃料电池系统需要快速降低燃料电池系统功率输出，停止对上述外部负载供电，且使得急卸载模式下保持电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的上述BOP组件的总功率，即保证上述外部负载的功率为0且电堆的输出功率不为0，从而避免燃料电池系统高电位腐蚀，又解决了现有技术中燃料电池系统对外部负载变化响应慢的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统的动态响应方法，其特征在于，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件，所述方法包括：
获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
在所述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对所述外部负载供电且控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，所述方法还包括：
在所述功率动态变化速率大于第二阈值且小于所述第一阈值的情况下，控制各所述BOP组件以对应的预定功率工作，所述预定功率大于或者等于所述BOP组件满足所述外部负载变化需求的最小功率，且调整所述电堆的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，所述方法还包括：
在所述功率动态变化速率小于或者等于第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整所述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各所述BOP组件的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述第一预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述电堆的输出功率的变化速率，所述第二预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述BOP组件的输出功率的变化速率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与所述电堆连接，所述调整所述电堆的输出功率包括：
控制所述DCDC转换器调整所述燃料电池系统的输出电压和输出电流，以调整所述电堆的所述输出功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括DCDC转换器，所述DCDC转换器与所述电堆连接，所述控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率包括：
控制所述DCDC转换器进入电压闭环模式，使得所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率，所述电压闭环模式为所述燃料电池系统的输出电压保持恒定且所述燃料电池系统的输出电流小于预定电流且大于0。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述BOP组件包括空气供应系统、氢气供应系统和冷却系统，所述空气供应系统、所述氢气供应系统和所述冷却系统的响应时间均小于所述电堆的响应速度。
7.一种燃料电池系统的动态响应装置，其特征在于，燃料电池系统包括电堆和多个BOP组件，所述装置包括：
获取单元，用于获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率；
第一控制单元，用于在所述功率动态变化速率大于或者等于第一阈值的情况下，停止对所述外部负载供电且控制所述电堆的输出功率大于0且小于或者等于所有的所述BOP组件的总功率。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二控制单元，用于在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在所述功率动态变化速率大于第二阈值且小于所述第一阈值的情况下，控制各所述BOP组件以对应的预定功率工作，所述预定功率大于或者等于所述BOP组件满足所述外部负载变化需求的最小功率，且调整所述电堆的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三控制单元，用于在获取所述燃料电池系统的外部负载的功率动态变化速率之后，在所述功率动态变化速率小于或者等于第二阈值的情况下，以第一预定变化速率调整所述电堆的输出功率，以多个第二预定变化速率一一对应地调整各所述BOP组件的输出功率，以对所述外部负载的功率变化进行动态响应，所述第一预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述电堆的输出功率的变化速率，所述第二预定变化速率为所述燃料电池系统响应于所述外部负载变化自动加减载来调整所述BOP组件的输出功率的变化速率。
10.一种车辆，其特征在于，包括：燃料电池系统、电机、一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述电机为所述燃料电池系统的外部负载所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
CN202210745062.XA 2022-06-28 2022-06-28 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆 Pending CN117352787A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210745062.XA CN117352787A (zh) 2022-06-28 2022-06-28 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210745062.XA CN117352787A (zh) 2022-06-28 2022-06-28 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117352787A true CN117352787A (zh) 2024-01-05

Family

ID=89369749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210745062.XA Pending CN117352787A (zh) 2022-06-28 2022-06-28 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117352787A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10618420B2 (en) Electric power supply control system
CN113942426A (zh) 燃料电池能量管理方法、装置、设备及可读存储介质
CN114559822B (zh) 一种燃料电池发动机降载控制方法、装置及设备
CN112046338A (zh) 燃料电池车辆的高压下电方法及电池系统
CN117352787A (zh) 燃料电池系统的动态响应方法、装置和车辆
CN110450676A (zh) 一种控制动力电池电流或功率的方法及装置
CN113517702B (zh) 一种源储荷调切联动的紧急控制方法及系统
KR102039911B1 (ko) 선박 ess 제어 시스템 및 방법
US20180108928A1 (en) Method for Power Control of a Fuel Cell System in a Vehicle
CN112224157B (zh) 一种低压系统功率管理方法、装置及车辆
CN113895317B (zh) 一种多能源耦合动力系统的控制方法、装置及车辆
US20210104763A1 (en) Fuel cell power plant control to prevent reactant starvation during islanded mode of operation
CN115384326B (zh) 电动汽车的供电电路、供电方法、供电装置和电动汽车
CN114228684B (zh) 商用车ebs桥模块压力控制方法、设备和存储介质
CN116125295B (zh) 车辆的燃料电池的性能测试方法、其装置以及其系统
CN117673400B (zh) 用于燃料电池系统的控制方法、处理器、装置及系统
DE102017220135A1 (de) Verfahren und Steuereinheit zum Betreiben einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug
CN116053537B (zh) 燃料电池运行控制方法、装置、设备及存储介质
CN114094235B (zh) 储电装置的加热方法及其加热系统、存储介质
US20220266815A1 (en) Electrical power control method
CN117162806A (zh) 车辆电机的控制方法、装置、计算机可读存储介质及系统
CN118588976A (zh) 燃料电池堆活化方法、装置及存储介质
CN118596944A (zh) 燃料电池系统的功率分配方法和车辆系统
CN114715415B (zh) 长航时燃料电池无人机能量控制方法及设备
US12122355B2 (en) Electrical power control method

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