CN117445665A - 燃料电池电流抛载的控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池电流抛载的控制方法及车辆。其中，燃料电池电流抛载的控制方法，包括：当燃料电池开机进入运行状态后，检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载。通过调整电堆内部氢空压差，降低抛载造成的氢空压差对燃料电堆带来的损害，从而达到提高燃料电池电堆寿命的目的。

Description

燃料电池电流抛载的控制方法及车辆

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电流抛载的控制方法及车辆。

背景技术

氢能燃料电池汽车是具有广阔发展前景的新能源汽车，其具有加氢时间短、续驶里程长的诸多优点。燃料电池系统通常包含燃料电池电堆和外围氢气、空气、冷却等零部件系统，电堆包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板等。

目前燃料电池的控制模式为，由VCU向FCU发送功率需求，FCU按照需求功率控制燃料电池系统提供电流。在燃料电池车运行过程中，会有一种突发情况，由于整车或动力电池需求，需要紧急切断燃料电池电流。

当前燃料电池汽车的控制方式是由整车VCU负责能量管理，当车辆运行时，VCU向FCU发送需求功率，FCU转化为燃料电池工作的电流电压，通过DCDC抽取燃料电池电流后传送到整车电机或动力电池。当整车的动力电池发生充电故障或其他需要切断燃料电池电流的情况时，VCU会向FCU发送抛载命令，FCU会紧急切断电流输出，抛载关机。

现有技术主要针对快速响应整车抛载要求，直接关机，未考虑关机过程中氢气压力与空气压力由于与电流下降速率不同，造成氢空压差的问题，而氢空压差会对燃料电池电堆寿命造成不可逆损伤。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种燃料电池电流抛载的控制方法及车辆，至少部分的解决现有技术中存在的氢空压差会对燃料电池电堆寿命造成损伤问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池电流抛载的控制方法，包括：

当燃料电池开机进入运行状态后，检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载。

可选的，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压。

可选的，给氢气腔泄压，包括降低空气进气量，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

可选的，当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压的步骤之后，包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否回到怠速点工作压力；

如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式。

可选的，如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式的步骤之后，包括：

判断是否接收到开关机命令；

当接收到关机命令时，燃料电池进入关机吹扫模式；

当接收到开机命令时，燃料电池开机进入运行状态。

可选的，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压。

可选的，给氢气腔泄压，包括关闭空气供气系统，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

可选的，燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压的步骤之后，还包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力。

可选的，判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力步骤之后，还包括：

当电堆内部氢气和空气压力已经回到关机吹扫点工作压力，燃料电池进入关机吹扫模式。

第二方面，本公开实施例还提供了一种车辆，使用第一方面任一所述的燃料电池电流抛载的控制方法。

本发明提供的燃料电池电流抛载的控制方法及车辆。其中该燃料电池电流抛载的控制方法，通过调整电堆内部氢空压差，降低抛载造成的氢空压差对燃料电堆带来的损害，从而达到提高燃料电池电堆寿命的目的。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本公开实施例提供的燃料电池电流抛载的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

VCU:整车控制器

FCU:燃料电池控制器

DCDC:直流变(到)直流(不同直流电源值的转换)，是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。

燃料电池抛载：燃料电池响应电流突变为0。

如图1所示，本实施例公开了一种燃料电池电流抛载的控制方法，包括：

当燃料电池开机进入运行状态后，检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载。

可选的，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压。

可选的，给氢气腔泄压，包括降低空气进气量，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

可选的，当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压的步骤之后，包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否回到怠速点工作压力；

如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式。

可选的，如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式的步骤之后，包括：

判断是否接收到开关机命令；

当接收到关机命令时，燃料电池进入关机吹扫模式；

当接收到开机命令时，燃料电池开机进入运行状态。

可选的，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压。

可选的，给氢气腔泄压，包括关闭空气供气系统，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

可选的，燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压的步骤之后，还包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力。

可选的，判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力步骤之后，还包括：

当电堆内部氢气和空气压力已经回到关机吹扫点工作压力，燃料电池进入关机吹扫模式。

在一个具体的应用场景中，VCU向FCU发送开机信号，燃料电池开机正常进入运行状态。

触发逻辑1：

燃料电池运行过程中，接收到VCU发送的抛载命令，需求FCU切断输出电流。

FCU控制DCDC切断输出电流，输出电流降低为0，完全打开燃料电池氢气系统排水阀(开关阀)和排气阀(开关阀)。控制空气系统，降低空气进气量，保持燃料电池氢空两侧压差在标定范围内。

氢气路电堆压力回到怠速点工作压力后，燃料电池进入0功率输出模式，对外输出电流为0，氢空两侧压力维持在0功率模式标定范围内。

等待VCU进一步指令，如未接收到指令则维持0功率状态。

如接到开机指令，则进入开机流程。

如接到关机指令，则进入关机空载吹扫模式，吹扫结束后关机。

触发逻辑2：

燃料电池运行过程中，接到DC无法维持电流抽取功能的故障信号。

燃料电池打开排气阀(开关阀)和排水阀(开关阀)泄压至常压，同时空气系统降载至关闭状态。

等待氢空降低至常压，燃料电池进入关机空载吹扫模式，吹扫结束后关机。

本实施例还公开了一种车辆，使用本实施例公开的燃料电池电流抛载的控制方法。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC(即A和B和C)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，包括：

当燃料电池开机进入运行状态后，检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，给氢气腔泄压，包括降低空气进气量，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

4.根据权利要求2所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，当燃料电池接收到整车电流抛载信号时，给氢气腔泄压的步骤之后，包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否回到怠速点工作压力；

如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式。

5.根据权利要求4所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，如回到怠速点工作压力则控制燃料电池进入0功率输出模式的步骤之后，包括：

判断是否接收到开关机命令；

当接收到关机命令时，燃料电池进入关机吹扫模式；

当接收到开机命令时，燃料电池开机进入运行状态。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，所述检测到燃料电池电流抛载时，通过控制燃料电池的阀门，调整电堆内部氢空压差，从而完成电流抛载，包括：

燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，给氢气腔泄压，包括关闭空气供气系统，打开排气阀和排水阀给氢气腔泄压。

8.根据权利要求5所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，燃料电池接收到DCDC模块无法维持电流抽取功能的故障信号后，给氢气腔泄压的步骤之后，还包括：

判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力。

9.根据权利要求8所述的燃料电池电流抛载的控制方法，其特征在于，判断电堆内部氢气和空气压力是否已经回到关机吹扫点工作压力步骤之后，还包括：

当电堆内部氢气和空气压力已经回到关机吹扫点工作压力，燃料电池进入关机吹扫模式。

10.一种车辆，其特征在于，使用权利要求1至9任一所述的燃料电池电流抛载的控制方法。