CN111952638B - 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法 - Google Patents

一种车用燃料电池的性能恢复***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111952638B
CN111952638B CN202010754689.2A CN202010754689A CN111952638B CN 111952638 B CN111952638 B CN 111952638B CN 202010754689 A CN202010754689 A CN 202010754689A CN 111952638 B CN111952638 B CN 111952638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
soc
cell system
vehicle controller
stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010754689.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111952638A (zh
Inventor
明平文
李冰
张存满
解蒙
杨代军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN202010754689.2A priority Critical patent/CN111952638B/zh
Publication of CN111952638A publication Critical patent/CN111952638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111952638B publication Critical patent/CN111952638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种车用燃料电池的性能恢复***及方法，该方法包括：自检单元对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，并根据检测得到的数据，输出对应的燃料电池***启动控制指令给整车控制器；若整车控制器接收到燃料电池***启动控制指令，则整车控制器通过对动力电池的SOC进行检测，以控制燃料电池***、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池***电池堆的自适应活化操作；最后控制燃料电池***关停，并对燃料电池***进行吹扫操作，完成对燃料电池***的性能恢复。与现有技术相比，本发明通过对电池堆湿度和内阻进行检测，结合动力电池的SOC数据，能够自动启动燃料电池***进行启动、拉载、放电和吹扫的过程，活化其性能、恢复状态。

Description

一种车用燃料电池的性能恢复***及方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种车用燃料电池的性能恢复***及方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是以氢气为燃料，以氧气为氧化剂的电化学发电装置。由于其无污染，能量转换率高和响应速度快等优点，被认为是最清洁和高效的新能源发电装置。燃料电池***包括(质子交换膜)燃料电池堆或模块，及辅助***(含空气供应***、氢气供应***、冷却***、电气***和控制***等)，是一种独立的可运行的完整的发电功能单元。
目前，燃料电池***被广泛应用于汽车领域，由于燃料电池汽车存在长时间停机的情况，受外界环境温度、湿度影响，会造成燃料电池堆内部质子交换膜和催化层的过干或过湿，严重影响燃料电池***性能，如何保持电堆内部合适的湿度、对于燃料电池***下一次能否顺利启动至关重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用燃料电池的性能恢复***及方法，通过对电堆进行自适应活化，以保持电堆性能、保证长时间停放后的燃料电池***能够顺利启动。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种车用燃料电池的性能恢复***，包括自检单元和活化单元，所述自检单元的输入端与燃料电池堆连接，所述自检单元的输出端连接至整车控制器，所述整车控制器分别与动力电池、燃料电池***、车用耗能部件、活化单元连接，所述活化单元与燃料电池***连接，所述自检单元用于检测燃料电池堆的湿度和内阻，并输出是否启动燃料电池***的控制指令给整车控制器；
所述整车控制器用于检测动力电池的SOC(State of charge，荷电状态)，并根据自检单元输出的启动燃料电池***控制指令，分别控制燃料电池***、车用耗能部件、活化单元的工作状态；
所述活化单元用于对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作。
进一步地，所述自检单元包括湿度传感器、内阻检测模块和处理器，所述湿度传感器和内阻检测模块分别连接至处理器，所述处理器与整车控制器连接，所述湿度传感器用于检测燃料电池堆的湿度，并将检测得到的电堆湿度数据传输给处理器；
所述内阻检测模块用于检测燃料电池堆的内阻，并将检测得到的电堆内阻数据传输给处理器；
所述处理器根据电堆湿度数据和电堆内阻数据，以判断是否需要启动燃料电池***，并输出对应的控制指令给整车控制器。
一种车用燃料电池的性能恢复方法，包括以下步骤：
S1、根据预设的检测时间间隔，自检单元对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，并根据检测得到的电堆湿度数据和电堆内阻数据，输出对应的燃料电池***启动控制指令给整车控制器；
S2、若整车控制器接收到燃料电池***不启动控制指令，则返回步骤S1，若整车控制器接收到燃料电池***启动控制指令，则执行步骤S3；
S3、整车控制器通过对动力电池的SOC进行检测，以控制燃料电池***、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池***电池堆的自适应活化操作；
S4、整车控制器控制燃料电池***关停，并对燃料电池***进行吹扫操作，完成对燃料电池***的性能恢复。
进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、根据预设地检测时间间隔，自检单元同时对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，得到电池堆湿度数据和电池堆内阻数据；
S12、判断电池堆湿度数据是否超出湿度阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则执行步骤S13；
S13、判断电池堆内阻数据是否超出内阻阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则输出燃料电池不启动控制指令给整车控制器。
进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、整车控制器对动力电池的SOC进行检测，得到动力电池SOC数据；
S32、将动力电池SOC数据与预设的SOC阈值进行比较，以判断是否直接启动燃料电池***，若判断为是，则执行步骤S34，若判断为否，则执行步骤S33；
S33、整车控制器控制车用耗能部件启动，以消耗动力电池的能量，直至动力电池的SOC达到预设条件，则控制车用耗能部件关停，之后执行步骤S34；
S34、整车控制器控制燃料电池***启动，同时控制活化单元启动，由活化单元对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作。
进一步地，所述预设的SOC阈值包括SOC峰值和SOC谷值。
进一步地，所述步骤S32的具体过程为：将动力电池SOC数据与SOC谷值进行比较，若动力电池SOC数据小于或等于SOC谷值，则判断直接启动燃料电池***，执行步骤S34；
若动力电池SOC数据大于SOC谷值，则判断不直接启动燃料电池***，执行步骤S33。
进一步地，所述步骤S33具体包括以下步骤：
S331、整车控制器控制车用耗能部件启动，以消耗动力电池的能量，同时整车控制器实时检测动力电池的SOC；
S332、当动力电池的SOC数据小于或等于SOC谷值时，则整车控制器控制车用耗能部件关停，之后执行步骤S34。
进一步地，所述步骤S34具体包括以下步骤：
S341、整车控制器控制燃料电池***启动，同时控制活化单元启动，并对动力电池的SOC进行检测；
S342、根据设置的阴阳极相对湿度比、阴阳极计量比和阴阳极背压比，并设定电池堆的环境温度，按照预设的电密循环工况对电池堆进行自适应活化操作；
S343、在自适应活化操作过程中，将整车控制器检测的动力电池SOC与SOC峰值进行比较，一旦动力电池SOC大于或等于SOC峰值，则整车控制器控制车用耗能部件启动，直至完成预设的电密循环工况。
进一步地，所述阴阳极相对湿度比具体为60％：60％，所述阴阳极计量比具体为2.5：1.8，所述阴阳极背压比具体为80kPa：100kPa；所述电池堆的环境温度为80℃；所述电密循环工况具体为：200-500-200-800-200-1100-200-1400-200-1700mAcm-2为一个循环，其中每个电密数据相应的运行时间均为3分钟，一共进行两次循环。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过设置自检单元和活化单元，利用对燃料电池***电池堆湿度和内阻的监控，能够自动启动车载动力***，包括燃料电池***、车用耗能部件、整车控制部件，可使燃料电池***完成启动、放电、变载、吹扫的过程，活化其性能，恢复自身性能，能够保证车用燃料电池长时间停放后依然能顺利启动、且性能不会降低。
二、本发明结合整车控制器对动力电池的SOC进行检测，以确定是否直接启动燃料电池***、是否启动车用耗能部件，避免在动力电池SOC过高时启动燃料电池***进行自适应活化操作、也能避免自适应活化操作过程中发生动力电池过充的问题，以此保证自适应活化操作的有效性，从而最大化地恢复电池堆的性能。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图；
图中标记说明：1、自检单元，101、湿度传感器，102、内阻检测模块，103、处理器，2、活化单元，3、燃料电池***，301、燃料电池堆，4、整车控制器，5、动力电池，6、车用耗能部件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种车用燃料电池的性能恢复***，包括自检单元1和活化单元2，自检单元1的输入端与燃料电池***3中的燃料电池堆301连接，自检单元1的输出端连接至整车控制器4，整车控制器4分别与动力电池5、燃料电池***3、车用耗能部件6、活化单元2连接，活化单元2与燃料电池***3连接，其中，自检单元1用于检测燃料电池堆301的湿度和内阻，并输出是否启动燃料电池***3的控制指令给整车控制器4，自检单元1包括湿度传感器101、内阻检测模块102和处理器103，湿度传感器101和内阻检测模块102分别连接至处理器103，处理器103与整车控制器4连接，湿度传感器101用于检测燃料电池堆301的湿度，并将检测得到的电堆湿度数据传输给处理器103；
内阻检测模块102用于检测燃料电池堆301的内阻，并将检测得到的电堆内阻数据传输给处理器103；
处理器103根据电堆湿度数据和电堆内阻数据，以判断是否需要启动燃料电池***3，并输出对应的控制指令给整车控制器4；
整车控制器4用于检测动力电池5的SOC，并根据自检单元1输出的启动燃料电池***控制指令，分别控制燃料电池***3、车用耗能部件6、活化单元2的工作状态；
活化单元2用于对燃料电池***3的电池堆301进行自适应活化操作。
将上述***应用于实际，其具体工作方法流程如图2所示，包括以下步骤：
S1、根据预设的检测时间间隔，自检单元对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，并根据检测得到的电堆湿度数据和电堆内阻数据，输出对应的燃料电池***启动控制指令给整车控制器：
首先判断电池堆湿度数据是否超出湿度阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则继续判断电池堆内阻数据是否超出内阻阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则输出燃料电池不启动控制指令给整车控制器；
S2、若整车控制器接收到燃料电池***不启动控制指令，则返回步骤S1，若整车控制器接收到燃料电池***启动控制指令，则执行步骤S3；
S3、整车控制器通过对动力电池的SOC进行检测，以控制燃料电池***、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池***电池堆的自适应活化操作：
首先将动力电池SOC数据与预设的SOC阈值进行比较，以判断是否直接启动燃料电池***，若判断为是，则整车控制器控制燃料电池***启动，同时控制活化单元启动，由活化单元对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作；
若判断为否，则整车控制器控制车用耗能部件启动，以消耗动力电池的能量，直至动力电池的SOC达到预设条件，则控制车用耗能部件关停，之后再启动燃料电池***和活化单元，由活化单元对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作，
其中，SOC阈值包括SOC峰值和SOC谷值，在将动力电池SOC数据与预设的SOC阈值进行比较时，若动力电池SOC数据大于或等于SOC谷值，则判断不直接启动燃料电池***；
若动力电池SOC数据小于或等于SOC谷值，则判断直接启动燃料电池***；
此外，当车用耗能部件启动后，整车控制器会实时检测动力电池的SOC，当动力电池的SOC数据小于或等于SOC谷值时，则整车控制器控制车用耗能部件关停；
活化单元对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作时，具体是根据设置的阴阳极相对湿度比、阴阳极计量比和阴阳极背压比，并设定电池堆的环境温度，按照预设的电密循环工况对电池堆进行自适应活化操作，本实施例中，阴阳极相对湿度比为60％：60％，阴阳极计量比为2.5：1.8，阴阳极背压比为80kPa：100kPa，电池堆的环境温度为80℃；
电密循环工况具体为：200-500-200-800-200-1100-200-1400-200-1700mAcm-2为一个循环，其中每个电密数据相应的运行时间均为3分钟，一共进行两次循环；
活化过程中，整车控制器保持对动力电池SOC的检测，一旦动力电池SOC超过或等于SOC峰值，则需启动车用耗能部件、防止动力电池过充，直至完成预设的电密循环工况；
S4、整车控制器控制燃料电池***关停，并对燃料电池***进行吹扫操作，完成对燃料电池***的性能恢复。
综上所述，在车用燃料电池停放期间，采用本发明提出的技术方案，能够间断或周期性地运行燃料电池***，利用电堆自身的运行，调节燃料电池堆内部质子交换膜和催化层的湿度，最大化地保持电堆的性能。
在停机期间，通过对燃料电池***电堆内阻、电堆出口湿度等参数进行定期数据监控，判断是否需要自动启动燃料电池***，也可使用累计停机时间等类似累计参数判断和控制自动启动的时机，若需要启动，则利用既定程序和步骤进行电堆的自适应活化，有利于***在下次启动时性能的保持。
燃料电池***启动后，整车配套需启动氢气供应、空气供应、循环冷却***、氢安全监控等必要权限；
燃料电池***自检电堆湿度、内阻参数超出各自的阈值范围后，判定需要进行性能恢复操作，请求整车控制器启动燃料电池***；
整车控制器先进行动力电池SOC的状态进行自我检测，视SOC的高低分两种情况：若动力电池SOC较高或者位于特定区间内，则通过整车策略，启动车用耗能部件(整车和燃料电池***辅助部件)先进行耗能，再启动燃料电池***；若动力电池SOC较低，则可直接启动燃料电池***，对动力电池进行充电；
燃料电池***启动后，按照设定好的自启动活化策略，采用特定的变载程序运行，进行电堆的自适应活化，在活化过程中整车控制器保持对动力电池SOC的检测，一旦动力电池SOC超过或等于峰值，则启动车用耗能部件，以防止动力电池过充；
燃料电池***运行结束后，按正常的***关机吹扫程序执行；
以此使燃料电池***进行启动、拉载、放电和吹扫的过程，活化其性能，恢复最佳状态。

Claims (8)

1.一种车用燃料电池性能恢复方法，应用于一种车用燃料电池的性能恢复***，其特征在于，所述***包括自检单元(1)和活化单元(2)，所述自检单元(1)的输入端与燃料电池堆(301)连接，所述自检单元(1)的输出端连接至整车控制器(4)，所述整车控制器(4)分别与动力电池(5)、燃料电池***(3)、车用耗能部件(6)、活化单元(2)连接，所述活化单元(2)与燃料电池***(3)连接，所述自检单元(1)用于检测燃料电池堆(301)的湿度和内阻，并输出是否启动燃料电池***(3)的控制指令给整车控制器(4)；
所述整车控制器(4)用于检测动力电池(5)的SOC，并根据自检单元(1)输出的启动燃料电池***(3)控制指令，分别控制燃料电池***(3)、车用耗能部件(6)、活化单元(2)的工作状态；
所述活化单元(2)用于对燃料电池***(3)的电池堆(301)进行自适应活化操作；
所述方法包括以下步骤：
S1、根据预设的检测时间间隔，自检单元对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，并根据检测得到的电堆湿度数据和电堆内阻数据，输出对应的燃料电池***启动控制指令给整车控制器；
S2、若整车控制器接收到燃料电池***不启动控制指令，则返回步骤S1，若整车控制器接收到燃料电池***启动控制指令，则执行步骤S3；
S3、整车控制器通过对动力电池的SOC进行检测，以控制燃料电池***、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池***电池堆的自适应活化操作；
S4、整车控制器控制燃料电池***关停，并对燃料电池***进行吹扫操作，完成对燃料电池***的性能恢复；
所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、整车控制器对动力电池的SOC进行检测，得到动力电池SOC数据；
S32、将动力电池SOC数据与预设的SOC阈值进行比较，以判断是否直接启动燃料电池***，若判断为是，则执行步骤S34，若判断为否，则执行步骤S33；
S33、整车控制器控制车用耗能部件启动，以消耗动力电池的能量，直至动力电池的SOC达到预设条件，则控制车用耗能部件关停，之后执行步骤S34；
S34、整车控制器控制燃料电池***启动，同时控制活化单元启动，由活化单元对燃料电池***的电池堆进行自适应活化操作。
2.根据权利要求1所述的一种车用燃料电池的性能恢复方法，其特征在于，所述自检单元(1)包括湿度传感器(101)、内阻检测模块(102)和处理器(103)，所述湿度传感器(101)和内阻检测模块(102)分别连接至处理器(103)，所述处理器(103)与整车控制器(4)连接，所述湿度传感器(101)用于检测燃料电池堆(301)的湿度，并将检测得到的电堆湿度数据传输给处理器(103)；
所述内阻检测模块(102)用于检测燃料电池堆(301)的内阻，并将检测得到的电堆内阻数据传输给处理器(103)；
所述处理器(103)根据电堆湿度数据和电堆内阻数据，以判断是否需要启动燃料电池***(3)，并输出对应的控制指令给整车控制器(4)。
3.根据权利要求1所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、根据预设地检测时间间隔，自检单元同时对燃料电池堆进行湿度和内阻检测，得到电池堆湿度数据和电池堆内阻数据；
S12、判断电池堆湿度数据是否超出湿度阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则执行步骤S13；
S13、判断电池堆内阻数据是否超出内阻阈值范围，若判断为是，则输出燃料电池***启动控制指令给整车控制器，否则输出燃料电池不启动控制指令给整车控制器。
4.根据权利要求1所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述预设的SOC阈值包括SOC峰值和SOC谷值。
5.根据权利要求4所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述步骤S32的具体过程为：将动力电池SOC数据与SOC谷值进行比较，若动力电池SOC数据小于或等于SOC谷值，则判断直接启动燃料电池***，执行步骤S34；
若动力电池SOC数据大于SOC谷值，则判断不直接启动燃料电池***，执行步骤S33。
6.根据权利要求4所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述步骤S33具体包括以下步骤：
S331、整车控制器控制车用耗能部件启动，以消耗动力电池的能量，同时整车控制器实时检测动力电池的SOC；
S332、当动力电池的SOC数据小于或等于SOC谷值时，则整车控制器控制车用耗能部件关停，之后执行步骤S34。
7.根据权利要求4所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述步骤S34具体包括以下步骤：
S341、整车控制器控制燃料电池***启动，同时控制活化单元启动，并对动力电池的SOC进行检测；
S342、根据设置的阴阳极相对湿度比、阴阳极计量比和阴阳极背压比，并设定电池堆的环境温度，按照预设的电密循环工况对电池堆进行自适应活化操作；
S343、在自适应活化操作过程中，将整车控制器检测的动力电池SOC与SOC峰值进行比较，一旦动力电池SOC大于或等于SOC峰值，则整车控制器控制车用耗能部件启动，直至完成预设的电密循环工况。
8.根据权利要求7所述的一种车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，所述阴阳极相对湿度比具体为60％：60％，所述阴阳极计量比具体为2.5：1.8，所述阴阳极背压比具体为80kPa：100kPa；所述电池堆的环境温度为80℃；所述电密循环工况具体为：200-500-200-800-200-1100-200-1400-200-1700mAcm-2为一个循环，其中每个电密数据相应的运行时间均为3分钟，一共进行两次循环。
CN202010754689.2A 2020-07-31 2020-07-31 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法 Active CN111952638B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010754689.2A CN111952638B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010754689.2A CN111952638B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111952638A CN111952638A (zh) 2020-11-17
CN111952638B true CN111952638B (zh) 2023-09-26

Family

ID=73338774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010754689.2A Active CN111952638B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111952638B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113335137A (zh) * 2021-04-29 2021-09-03 北京氢澜科技有限公司 一种可回收能量的燃料电池***的控制方法
CN113571740B (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池***在线活化方法及活化装置
CN114447380B (zh) * 2022-01-18 2024-04-26 同济大学 一种恢复质子交换膜燃料电池电堆性能的方法
CN114824371B (zh) * 2022-05-05 2024-06-14 中国第一汽车股份有限公司 燃料电池发动机的活化控制方法、活化控制装置
CN116505025B (zh) * 2023-06-25 2023-09-01 上海重塑能源科技有限公司 一种燃料电池性能恢复方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682062A (zh) * 2007-06-14 2010-03-24 佳能株式会社 燃料电池***和燃料电池的活化方法
CN105702985A (zh) * 2016-01-12 2016-06-22 中国计量学院 一种水冷型质子交换膜燃料电池的状态监控方法及***
CN109390613A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 杭州休伦科技有限公司 燃料电池内阻的调整方法及***
CN110400948A (zh) * 2019-09-17 2019-11-01 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池电堆活化方法及装置
CN111055728A (zh) * 2019-12-16 2020-04-24 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 氢燃料电池与动力电池混合动力客车的能量控制方法
CN111193052A (zh) * 2019-12-31 2020-05-22 潍柴动力股份有限公司 控制燃料电池发动机活化的方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682062A (zh) * 2007-06-14 2010-03-24 佳能株式会社 燃料电池***和燃料电池的活化方法
CN105702985A (zh) * 2016-01-12 2016-06-22 中国计量学院 一种水冷型质子交换膜燃料电池的状态监控方法及***
CN109390613A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 杭州休伦科技有限公司 燃料电池内阻的调整方法及***
CN110400948A (zh) * 2019-09-17 2019-11-01 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池电堆活化方法及装置
CN111055728A (zh) * 2019-12-16 2020-04-24 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 氢燃料电池与动力电池混合动力客车的能量控制方法
CN111193052A (zh) * 2019-12-31 2020-05-22 潍柴动力股份有限公司 控制燃料电池发动机活化的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111952638A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111952638B (zh) 一种车用燃料电池的性能恢复***及方法
CN107199891B (zh) 燃料电池汽车上下电控制方法、整车控制器及电动汽车
JP5617696B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池の触媒性能回復方法
US20080248351A1 (en) Fuel Cell System
CN101926039B (zh) 燃料电池***
JP2017165274A (ja) 太陽電池システム
US7508170B2 (en) Device and method for controlling input to a rechargeable battery
CN112848972B (zh) 一种低温情况下燃料电池控制方法及***
CN109795374A (zh) 一种混合动力汽车中氢燃料电池的控制方法及***
CN110745033B (zh) 一种燃料电池车辆启动方法及装置
CN111301228B (zh) 燃料电池车的冷启动控制方法
US9985446B2 (en) Vehicle electric power supply control system and vehicle
US8715873B2 (en) Fuel cell system with improved cold start properties and method of operating same
US10147960B2 (en) Shut down system and control method of fuel cell vehicle
CN111890989A (zh) 一种插电式燃料电池汽车预热控制方法及装置
JP2008084628A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池の始動方法
CN113782766A (zh) 车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法
KR20200079419A (ko) 연료 전지 시스템
CN110208710B (zh) 一种燃料电池发动机瞬态响应性能的检测方法和***
CN114744252B (zh) 一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法
WO2008059902A1 (fr) Système de pile à combustible, procédé permettant de commander le système de pile à combustible et objet mobile
CN113381498B (zh) 一种电动汽车动力电池监控装置的供电***和方法
US20200274176A1 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell system
CN112820907A (zh) 一种氢燃料电池***上电及启动的控制方法
US20110171548A1 (en) Fuel cell device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant