CN113193214B - 燃料电池***排水控制方法、燃料电池***及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池领域,公开了一种燃料电池***排水控制方法、燃料电池***及电动汽车,在以燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制之前,先在燃料电池的功率响应曲线的斜率大于预设斜率时进行提前排水,再在燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差时,根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长以进行提前排水,不仅解决了因排水不急时导致单体电压差增大的问题,还解决了快速加载导致燃料电池发生水淹以及利用燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制的响应不及时问题;实现从燃料电池的功率响应曲线的斜率、燃料电池的电流能量积分和燃料电池的单体电压差三方面对排水阀进行排水控制。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域,尤其涉及一种燃料电池***排水控制方法、燃料电池***及电动汽车。
背景技术
现有燃料电池的排水策略多种多样,有通过电流积分来判断消耗的反应物量,然后通过反应物量与设定值对比来判断是否开始排水;也有通过冷却介质温度和输出电流积分来确定排水周期和时间。
但上述方法只能做到定期排水,无法依据燃料电池***的运行状态做出调整;而且设定值设置较大可能会造成无法及时排水以致燃料电池水淹,设定值设置较小则会造成氢气浪费,降低氢气利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池***排水控制方法、燃料电池***及电动汽车,能够及时排水,既不会因排水不及时造成燃料电池水淹,也不会降低氢气利用率。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
燃料电池***排水控制方法,包括以下步骤:
S1、获取燃料电池的功率响应曲线的斜率,判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率,若是,则以第一预设占空比和第一排水周期控制排水阀开启第一预设时长,之后执行S2;若否,则执行S2;
S2、获取燃料电池的单体电压差,判断燃料电池的单体电压差是否大于第一预设电压差,若否,则执行S3;若是,则根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长,以所确定的占空比控制排水阀开启对应的排水时长,之后执行S3;
S3、获取燃料电池的电流能量积分,在燃料电池的电流能量积分大于预设电流能量积分时,控制排水阀开启预设排水时长。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,若燃料电池的单体电压差大于第二预设电压差,则以第二预设占空比和第二排水周期控制排水阀开启第二预设时长,所述第一预设电压差小于所述第二预设电压差。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,若燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差且不大于第二预设电压差,则以第三预设占空比和第三排水周期控制排水阀开启第三预设时长。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,所述第二预设占空比和所述第三预设占空比为50%。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,所述第二预设时长和所述第三预设时长不同,所述第二排水周期和所述第三排水周期不同。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,在燃料电池的电流能量积分不大于预设电流能量积分时,再次判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,在控制排水阀开启预设排水时长之后,再次判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率。
作为上述燃料电池***排水控制方法的一种优选技术方案,所述第一预设占空比为50%。
本发明还提供了一种燃料电池***,采用上述任一方案所述的燃料电池***排水控制方法。
本发明还提供了一种电动汽车,包括上述燃料电池***。
本发明的有益效果:本发明提供的燃料电池***排水控制方法,在以燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制之前,利用燃料电池的功率响应曲线的斜率与预设斜率进行比较,可以在燃料电池的功率响应曲线的斜率大于预设斜率进行提前排水,再利用单体电压差确定是否需要排水,并在燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差时,根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长,以进行提前排水,之后再根据燃料电池的电流能量积分控制排水,有效解决了快速加载导致燃料电池发生水淹的问题以及利用燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制的响应不及时问题;同时,在利用燃料电池的电流能量积分进行排水控制之前,利用燃料电池的单体电压差对排水阀进行排水控制,解决了单体电压差增大的问题。
本发明提供的燃料电池***排水控制方法,从燃料电池的功率响应曲线的斜率、燃料电池的电流能量积分和燃料电池的单体电压差三方面对排水阀进行排水控制,不仅可以防止水淹,还可以解决快速加载导致燃料电池产生的水量增加的问题以及单体电压差增大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的燃料电池***排水控制方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的燃料电池的氢压和排水时长关系曲线图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1所示,本实施例提供了一种燃料电池***排水控制方法及燃料电池***,该燃料电池***采用上述燃料电池***排水控制方法进行排水控制。
上述燃料电池***排水控制方法包括以下步骤:
S1、获取燃料电池的功率响应曲线的斜率,判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率,若是,则以第一预设占空比和第一排水周期控制排水阀开启第一预设时长,之后执行S2;若否,则执行S2;
S2、获取燃料电池的单体电压差,判断燃料电池的单体电压差是否大于第一预设电压差,若否,则执行S3;若是,则根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长,以所确定的占空比控制排水阀开启对应的排水时长,之后执行S3;
S3、获取燃料电池的电流能量积分,在燃料电池的电流能量积分大于预设电流能量积分时,控制排水阀开启预设排水时长。
若燃料电池的单体电压差大于第二预设电压差,则以第二预设占空比和第二排水周期控制排水阀开启第二预设时长,所述第一预设电压差小于所述第二预设电压差。若燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差且不大于第二预设电压差,则以第三预设占空比和第三排水周期控制排水阀开启第三预设时长。
通过对单体电压差进行划分区域,以根据单体电压差所在区域匹配不同的排水时长、排水周期和排水阀的占空比,从而有效解决排水不及时的问题。还可以通过多次重复试验确定单体电压差和预设排水时长、预设排水周期之间的函数关系,根据单体电压差匹配合适的预设排水时长和预设排水周期。
进一步地,在燃料电池的单体电压差不大于第一预设电压差时,则说明此时的单体电压差满足要求,根据单体电压差的要求暂时无需排水,在此前提下再判断燃料电池的电流能量积分是否大于预设电流能量积分,根据燃料电池的电流能量积分控制排水即可。
图2是氢压和排水时长关系曲线图,从图2中可知,氢压和排水时长成反比,根据当前氢压和图2所示的氢压和排水时长关系曲线选择预设排水时长。燃料电池的电流能量积分为燃料电池最大储水量的等效替换值,由燃料电池性能仿真得出,如何获取燃料电池的电流能量积分为现有技术,在此不再赘叙。
现有技术通过了解燃料电池性能,对燃料电池进行仿真得出燃料电池所允许的最大储水量,即不影响燃料电池反应的储水量限值,通过电流能量积分来量化最大储水量,燃料电池运行期间,一直进行电流能量积分,当电流能量积分达到预设电流能量积分时,排水阀开始排水。但单纯依靠电流能量积分来控制排水可能会出现加载速率过大的问题,即电流能量积分还未达到使排水阀开启的预设电流能量积分,但单体电压差已经增大的情况。
本实施例提供的燃料电池***排水控制方法,在以燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制之前,利用燃料电池的功率响应曲线的斜率与预设斜率进行比较,可以在燃料电池的功率响应曲线的斜率大于预设斜率进行提前排水,再利用单体电压差确定是否需要排水,并在燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差时,根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长,以进行提前排水,有效解决了快速加载导致燃料电池发生水淹的问题以及利用燃料电池的电流能量积分对排水阀进行排水控制的响应不及时问题;同时,在利用燃料电池的电流能量积分进行排水控制之前,利用燃料电池的单体电压差对排水阀进行排水控制,解决了单体电压差增大的问题。
本实施例提供的燃料电池***排水控制方法从燃料电池的功率响应曲线的斜率、燃料电池的电流能量积分和燃料电池的单体电压差等三方面对排水阀进行排水控制,不仅可以防止水淹,还可以解决快速加载导致燃料电池产生的水量增加的问题以及单体电压差增大的问题。
本实施例中,第一预设占空比、第二预设占空比和第三占空比可以为但并不仅限于50%。
上述第一排水周期、第二排水周期和第三排水周期不同,第一预设时长、第二预设时长、第三预设时长及预设排水时长不同,具体可以通过大量的试验和仿真标定确定;通过多次重复试验确定,第一预设电压差和第二预设电压差的具体数值取决于燃料电池的性能,通过标定试验确定。
需要说明的是,调换单体电压差和燃料电池的功率相应曲线的斜率判断的顺序,可以达到同样的效果。
本实施例还提供了一种电动汽车,包括上述的燃料电池***。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.燃料电池***排水控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、获取燃料电池的功率响应曲线的斜率,判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率,若是,则以第一预设占空比和第一排水周期控制排水阀开启第一预设时长,之后执行S2;若否,则执行S2;
S2、获取燃料电池的单体电压差,判断燃料电池的单体电压差是否大于第一预设电压差,若否,则执行S3;若是,则根据燃料电池的单体电压差确定占空比和排水时长,以所确定的占空比控制排水阀开启对应的排水时长,之后执行S3;
S3、获取燃料电池的电流能量积分,在燃料电池的电流能量积分大于预设电流能量积分时,控制排水阀开启预设排水时长。
2.根据权利要求1所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,若燃料电池的单体电压差大于第二预设电压差,则以第二预设占空比和第二排水周期控制排水阀开启第二预设时长,所述第一预设电压差小于所述第二预设电压差。
3.根据权利要求2所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,若燃料电池的单体电压差大于第一预设电压差且不大于第二预设电压差,则以第三预设占空比和第三排水周期控制排水阀开启第三预设时长。
4.根据权利要求3所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,所述第二预设占空比和所述第三预设占空比为50%。
5.根据权利要求3所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,所述第二预设时长和所述第三预设时长不同,所述第二排水周期和所述第三排水周期不同。
6.根据权利要求1所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,在燃料电池的电流能量积分不大于预设电流能量积分时,再次判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率。
7.根据权利要求1所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,在控制排水阀开启预设排水时长之后,再次判断燃料电池的功率响应曲线的斜率是否大于预设斜率。
8.根据权利要求1至7任一项所述的燃料电池***排水控制方法,其特征在于,所述第一预设占空比为50%。
9.燃料电池***,其特征在于,采用权利要求1至8任一项所述的燃料电池***排水控制方法。
10.电动汽车,其特征在于,包括权利要求9所述的燃料电池***。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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