[发明专利]燃料电池系统的控制方法与装置

说明书

本公开提供了一种燃料电池系统的控制方法与装置，所述方法包括：构建电密值‑电堆空压需求下限值的关系表；根据所述关系表，基于任一的所述电密值对应的电堆空压需求下限值，确定所述电密值条件下燃料电池系统的最佳空入压力；基于所述电堆空压需求下限值，确定燃料电池系统的可用电密值；基于所述燃料电池系统的可用电密值和所述最佳空入压力，控制燃料电池系统运行。本公开通过预先构建的电密值‑电堆空压需求下限值的关系表确定最佳空入压力和可用电密值，不仅无需考虑海拔高度，还能在满足电堆本身的最低空压需求的同时使空压机尽可能发挥最大的工作效能；同时，可用电密值的确定还使所述方法可以适应于不同高原环境、不同空压机。

技术领域

本公开涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种燃料电池系统的控制方法与装置。

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，而燃料电池系统是由燃料电池堆（简称电堆）、氢气供给子系统、空气供给子系统、水热管理子系统及电控子系统等组成的发电系统，其中，空气供给子系统可以采用空气压缩机（也称为空压机）将空气进气压缩，以产生适合的空入压力输出到电堆。在燃料电池正常工作范围内，较高的空入压力可以使电堆获得更高的性能，且电堆内的空气湿度与空入压力之间成正比关系，因此，在燃料电池系统运行期间，为确保电堆的高性能和内部水平衡以及系统寿命，应尽量避免空入压力降低。

当燃料电池系统在高海拔环境下运行时，由于海拔的升高，大气压力也逐渐降低，此时，为了使空入压力和过量系数不变，则需要增加空气压缩机的压缩比，也即增加空气压缩机的转速直至达到其最大工作转速。目前通常需要针对不同海拔、不同电密的组合条件进行多组测试或计算，以修正各海拔、各电密值的组合条件对应的空入压力，使其尽可能贴近0海拔操作条件，从而降低高原环境下系统中空气压缩机的压缩比，使空气压缩机尽量接近最大工作转速。但该方法是在实验测试环境下针对特定的空气压缩机标定的基于0海拔空入压力的修正偏差值，需要经过多组测试，测试或计算过程较为复杂，而实际使用时，由于空气压缩机或环境压力变化时，该方法并不能覆盖所有空气压缩机的实际情况，部分空气压缩机会存在较大工作余量，部分空气压缩机则超出工作边界，鲁棒性较差。因此，需要重新开发一种燃料电池系统的空气供给自适应控制方法，使其在高原环境下保持高效运行。

发明内容

本公开提供一种燃料电池系统的控制方法与装置，以解决现有技术中燃料电池系统的空气供给方法鲁棒性差、针对高原环境进行测试或计算过程复杂等问题，能够实现在无需考虑海拔高度的情况下，只通过设定电密值测试电堆空压需求下限值，并进一步确定最佳空入压力和可用电密值，从而控制燃料电池系统在高原环境下的高效运行。

第一方面，本公开提供一种燃料电池系统的控制方法，所述方法包括：

构建电密值-电堆空压需求下限值的关系表，所述电堆空压需求下限值是：相应的电密值条件下，通过判断降压试验设定的不同空入压力对应的电堆指标值相对于0海拔的电堆指标值是否异常，进而确定得到的空入压力值；

根据所述关系表，基于任一的所述电密值对应的电堆空压需求下限值，确定所述电密值条件下燃料电池系统的最佳空入压力；

基于所述电堆空压需求下限值，确定燃料电池系统的可用电密值；其中，所述可用电密值是使燃料电池系统正常运行的电密值，用于控制燃料电池系统正常运行的工作区间；

基于所述燃料电池系统的可用电密值和所述最佳空入压力，控制燃料电池系统运行。

根据本公开提供的一种燃料电池系统的控制方法，所述构建电密值-电堆空压需求下限值的关系表，包括：按需选取预设数目的各电密值；针对各电密值进行0海拔测试和降压试验，得到各电密值条件下的电堆空压需求下限值；基于所述各电密值条件下的电堆空压需求下限值，构建电密值-电堆空压需求下限值的关系表。