[发明专利]一种运行控制方法、交通设备、计算设备和存储介质

说明书

本发明公开了一种运行控制方法、交通设备、计算设备和存储介质。运行控制方法适用于通过合金储氢系统输出的氢气经燃料电池系统产生电能的交通设备，包括：合金储氢系统获取合金储氢系统中合金储氢装置的当前温度和当前氢气量；合金储氢系统根据当前温度和当前氢气量，确定交通设备当前的工况区域；合金储氢系统根据当前的工况区域，调整合金储氢系统和燃料电池系统的工作状态，使合金储氢系统的供氢速率能够满足燃料电池系统的耗氢速率。其中，交通设备的各工况区域按照所述燃料电池系统的工作功率进行划分。

技术领域

本发明涉及一种适用于通过合金储氢系统输出的氢气经燃料电池系统产生电能的交通设备的运行方法，尤其涉及所述交通设备在低温环境下启动阶段的控制方法，以及相应的交通设备、计算设备和存储介质。

背景技术

使用氢燃料电池的交通设备摆脱了常规交通设备对于化石燃料的依赖，在使用过程中无污染，有利于缓解全球面临的石油资源枯竭、温室效应加剧等问题。同时，氢燃料电池的能量转换过程不受卡诺循环的限制，能量转换效率高，因而有着光明的发展前景。

氢气的存储是氢燃料电池交通设备的研究重点。目前，主流的存储技术是高压气态存储。相比之下，合金储氢技术具有更高的能量密度和更低的储氢压力，并且更加安全。相同体积下，合金储氢装置存储的氢气质量则可以增加至高压储氢罐的3倍，压力则可以降低至1/7，而压力的降低又提升了加氢装置和储氢装置的安全性。同时，与高压气态存储技术相匹配的高压加氢站建设成本高昂，提升了氢气终端使用价格，并且，压缩机技术、高压阀体等部件被国外企业垄断。因此，合金储氢技术被认为是最具发展前景的技术之一。

通过合金储氢系统输出的氢气经燃料电池系统产生电能的交通设备通常是合金储氢燃料电池汽车，以下以氢燃料电池汽车为例作出说明。

对于以高压储氢罐存储氢气的氢燃料电池汽车而言，其在低温环境下运行所面临的主要问题是：燃料电池自身的低温启动问题。解决该问题的思路是向燃料电池提供热量提升其温度。具体而言，有以下三类方案：一是，通过提高反应热来提升燃料电池内部产热量；二是，通过氢气与氧化剂在阴极的反应提供热量；三是，通过外部加热辅助燃料电池升温。

将高压储氢罐替换为合金储氢装置为氢燃料电池汽车低温下的启动带来了新的技术问题。合金储氢装置在释放氢气时需要吸收热量，氢气的释放速率表现为压力同时受到合金储氢装置当前的温度和剩余氢气量的影响。因此，在温度或剩余氢气量较低时，可能出现合金储氢装置所释放的氢气的压力不足以达到燃料电池启动阈值条件的情形。此时，即使能够通过现有技术解决燃料电池自身的低温启动问题，也无法完成燃料电池的启动。

现有技术中存在合金储氢燃料电池的热管理系统，可以将燃料电池产生的热量通过换热器提供给合金储氢装置；也可以通过增加车载加热器在燃料电池在冷却液温度较低时向合金储氢装置提供额外的热量。该现有技术在一定程度上能够实现氢燃料电池汽车平稳运行阶段氢气量的稳定供给，但是，在外界温度较低的启动阶段却时常发生故障，面临一系列技术问题。

发明内容

虽然现有技术提供了利用燃料电池所产生的热量和/或加热器为合金储氢装置提供热量的思路。但是，在合金储氢装置的剩余氢气量和/或温度较低的情况下，实施该现有技术会面临新的技术问题：1.燃料电池启动后，在短时间内突然发生停机；2.停车预热时，部分情况下，车辆启动时间会远超预计的车辆启动时间，或者燃料电池发生停机；3.车辆完成启动后，在较长时间内无法满功率运行。

申请人经过详细的实验，锁定了产生这些技术问题产生的原因，并综合分析这些原因，针对性的提出了一种分区控制的运行方法。