[发明专利]一种燃料电池系统的高电位控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统的高电位控制方法及装置，该控制方法包括：检测燃料电池电堆的总电压，并判断燃料电池电堆的总电压是否大于电压设定阈值；若燃料电池电堆的总电压大于电压设定阈值，则判断是否满足给动力电池充电条件和/或车内用电设备对应的开启条件；若满足给动力电池充电条件和/或车内用电设备对应的开启条件，则给动力电池充电和/或开启车内用电设备以增大燃料电池的输出功率。在本发明中，当判断出燃料电池电堆总电压大于电压设定阈值时，采用燃料电池给动力电池充电或开启一个或多个相应的车内用电设备来提高燃料电池系统的功率输出，在不改变燃料电池车辆原有结构及部件的基础上，有效抑制了燃料电池高电位的产生。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统的高电位控制方法及装置，属于燃料电池系统技术领域。

背景技术

在能源与环境的双重压力下，燃料电池汽车成为未来汽车工业发展的方向，也是汽车领域研究的重点。在众多影响燃料电池寿命的因素中，高电位造成阴极催化剂的衰减被认为是造成电堆性能衰减的主要因素。在高电位存在的条件下，载体碳材料容易被氧化，从而将Pt颗粒与碳载体之间的结合力减弱，使得Pt颗粒脱落，最终导致Pt颗粒在电解质中溶解，影响电堆的催化性能。更严重的是，剥离后的Pt颗粒通过电解质或者粘结剂结合在一起，使得电解质阻值增大。

针对以上高电位影响燃料电池电堆性能的问题，国内外学者也进行了大量研究。提出使用性能更好的石墨化碳载体代替传统的碳载体，来减小高电位对电堆性能的影响。UTC和其他如福特、丰田等汽车公司都提出了避免高电位的启停控制策略，如使用外部气体循环来对电堆内部进行吹扫，联合内部的电池短路来限制阴极的高电位。彭跃进等人在《工程科学学报上》公开了一种质子交换膜燃料电池启动策略，通过研究空冷型燃料电池电源系统停机特性及控制策略，在停机时切入不同大小的辅助负载以及氮气吹扫相结合，避免了停机高电位对电堆性能的影响。对于车载燃料电池难以避免低载运行的情况，当电堆在低载运行时，同样会出现高于最高允许电压以上的高电位，但目前对于限制低载运行高电位的控制策略还比较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池系统的高电位控制方法及装置，用于解决燃料电池低载或者空载运行会出现高电位的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池系统的高电位控制方法，包括以下方案：

方法方案一：步骤如下：

检测燃料电池电堆的总电压，并判断燃料电池电堆的总电压是否大于电压设定阈值；

若燃料电池电堆的总电压大于电压设定阈值，则判断是否满足给动力电池充电条件和/或车内用电设备对应的开启条件；

若满足给动力电池充电条件和/或车内用电设备对应的开启条件，则给动力电池充电和/或开启车内用电设备以增大燃料电池的输出功率。

方法方案二：在方法方案一的基础上，还包括判断是否满足车内用电设备对应的增大输出功率条件，若满足车内用电设备对应的增大输出功率条件，则增大对应车内用电设备的输出功率。

方法方案三：在方法方案二的基础上，所述给动力电池充电条件为动力电池SOC小于电荷设定阈值；所述车内用电设备包括车内制热设备、车内制冷设备以及冷却循环水辅助加热设备中的至少一种；所述车内制热设备对应的开启条件为车内温度低于第一温度设定阈值，所述车内制冷设备对应的开启条件为车内温度高于第二温度设定阈值，所述冷却循环水辅助加热设备对应的开启条件为冷却循环水温度低于第三温度设定阈值。

方法方案四：在方法方案三的基础上，所述车内用电设备还包括冷却循环水辅助散热设备，所述冷却循环水辅助散热设备对应的增大输出功率条件为冷却循环水温度高于第四温度设定阈值。

方法方案五：在方法方案四的基础上，还包括若给动力电池充电条件、车内用电设备对应的开启条件以及车内用电设备对应的增大输出功率条件均不满足，则开启冷却循环水辅助加热设备并同时增大冷却循环水辅助散热设备的输出功率。