[发明专利]一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法及装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法及装置，包括：预设低温启动区间，检测各点位的传感器信号，判断传感器处于正常状态；检测当前的环境温度，当所述环境温度处于低温启动区间内时，根据冷启动规则对发动机系统进行冷启动，发动机系统进入冷启动状态；当检测到电堆状态满足发动机系统退出冷启动状态的条件时，则发动机系统退出冷启动状态进入正常运行状态，响应外部功率请求。本发明通过失效冗余控制规避传感器失效；实时检测反应系统的状态，通过辅助加热稳定系统的低温启动，缩短二次冷启动时间；适当调整系统的运行条件，以避免电堆处于非正常的运行状态。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法及装置。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

燃料电池发动机是一种依靠氢氧反应将化学能转换成电能的设备，可应用于乘用车或商用车等应用场景，但目前燃料电池发动机在零下环境中，其反应生成物水会因低温而冻结，造成燃料电池性能下降，如持续无法解冻会导致燃料电池发动机停机，严重影响了应用场景的使用体验。

目前燃料电池发动机系统在低温环境下启动存在启动时间长、辅助能耗大、失败率高的问题；在低温环境下，燃料电池电堆会产生液态水，而液态水结冰会导致电堆缺气、管路堵塞、传感器失效等问题；在低温环境下，燃料电池电堆运行的状态与常温环境下不一致，需要进行适当的控制，维持燃料电池电堆运行状态处于合理范围内。传感器在低温环境下存在较大的失效风险，且无法规避。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法及装置，通过失效冗余控制规避传感器失效；实时检测反应系统的状态，通过辅助加热稳定系统的低温启动，缩短二次冷启动时间；适当调整系统的运行条件，以避免电堆处于非正常的运行状态。

根据本发明的第一方面，提出一种燃料电池发动机系统低温环境下的启动方法，包括：

预设低温启动区间，

检测各点位的传感器信号，判断传感器处于正常状态；

检测当前的环境温度，当所述环境温度处于低温启动区间内时，根据冷启动规则对发动机系统进行冷启动，发动机系统进入冷启动状态；

当检测到电堆状态满足发动机系统退出冷启动状态的条件时，则发动机系统退出冷启动状态进入正常运行状态，响应外部功率请求。

进一步的，检测各点位的传感器信号还包括：

预设传感器组件之间差量的标准范围；

检测各点位的传感器的信号，计算各点位的传感器之间的差量；

判断所述差量是否属于所述标准范围，以确定传感器的工作状态；

当所述差量处于所述标准范围内时，则传感器处于正常工作状态；

当所述差量不处于所述标准范围内时，则该点位的传感器的处于故障状态；

根据处于正常工作状态点位的传感器计算出处于故障状态点位的传感器的标准信号，将所述标准信号作为故障状态点位的传感器的检测信号并发出故障信号。

进一步的，检测当前的环境温度之后，还包括：

预设低温不启动区间，预设常温启动区间；