本發(fā)明涉及氫燃料電池系統(tǒng)，特別涉及一種氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、氫燃料電池系統(tǒng)，是一種通過化學(xué)反應(yīng)來利用氫能的發(fā)電裝置，工作過程中只生成水，實(shí)現(xiàn)了真正意義的零排放。此外，與其他傳統(tǒng)發(fā)電方式相比，氫燃料電池具有更高的發(fā)電效率。隨著近些年來氫燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展與迭代，更多的應(yīng)用場(chǎng)景在出現(xiàn)。同時(shí)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，相比前幾年更多在于關(guān)注性能，目前為了更好地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，重心逐漸在往耐久性和壽命方面進(jìn)行側(cè)重。

2、為了實(shí)現(xiàn)更高的耐久，需要關(guān)注所有溫度場(chǎng)景下氫燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)效率。常溫下，氫燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行更溫和，此時(shí)可以采取更快的啟動(dòng)效率，啟動(dòng)安全控制要求較低。對(duì)于氫燃料電池系統(tǒng)在低溫下的啟動(dòng)過程，需要適當(dāng)降低啟動(dòng)效率，采用更穩(wěn)妥的安全控制方式來啟動(dòng)。而低溫啟動(dòng)失敗的機(jī)理在于，氫燃料電池膜材料可以吸收儲(chǔ)存液態(tài)水，催化劑層的孔隙中也可以儲(chǔ)存液態(tài)水，當(dāng)這些材料和空間都充滿液態(tài)水的時(shí)候，就是達(dá)到氫燃料電池膜和催化劑層的最大儲(chǔ)水量，氧氣的傳輸會(huì)被徹底阻斷，反應(yīng)中斷，在低溫時(shí)就會(huì)啟動(dòng)失敗。合理的低溫啟動(dòng)方法，會(huì)兼顧電堆內(nèi)部溫度均勻，電池不被損壞，同時(shí)可保證升溫速率，進(jìn)而提升燃料電池系統(tǒng)的耐久性。

3、目前，各廠家對(duì)于啟動(dòng)方案還在廣泛研究中。首先，常溫下的啟動(dòng)方式未明確提出；另外，對(duì)于低溫下的啟動(dòng)研究較多。一些堅(jiān)持采用輔助熱源加熱方案，該方式更可靠，但系統(tǒng)需要消耗額外的功率，成本較高；一些采用無輔熱的方法，該方法技術(shù)要求高，且目前實(shí)現(xiàn)方式不同，技術(shù)路線存在迭代。

4、相關(guān)技術(shù)中，公開號(hào)為cn111952631b的專利文獻(xiàn)采用恒流啟動(dòng)方法，通過控制加載的斜率，該方式在低溫下很容易導(dǎo)致電堆反極，甚至電堆損壞；公開號(hào)為cn116231006b的專利文獻(xiàn)通過判斷溫度閾值，來循環(huán)采用欠氣和非欠氣兩種方式實(shí)現(xiàn)低溫啟動(dòng)，該切換閾值判斷不能準(zhǔn)確評(píng)估電堆內(nèi)部的水管理情況，對(duì)于啟動(dòng)過程的安全控制未提及；公開號(hào)為cn113921859a的專利文獻(xiàn)采用恒壓欠氣及恒流啟動(dòng)方式，且中間切換目標(biāo)為電堆輸出電流，該方案未考慮恒壓欠氣期間會(huì)存在水淹等問題。對(duì)于不同溫度場(chǎng)景下的氫燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)控制，啟動(dòng)要求及控制方式存在不同，因此對(duì)其研究意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法、裝置及設(shè)備，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法，所述方法包括：

4、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)、以及氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)；

5、基于所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制；所述無輔熱啟動(dòng)溫度控制包括恒壓?jiǎn)?dòng)控制、恒壓氧饑餓啟動(dòng)控制、恒流啟動(dòng)控制、以及恒流氧饑餓啟動(dòng)控制；

6、響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制的過程中，結(jié)合所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)安全控制。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制的過程中，結(jié)合所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)安全控制，包括：

8、響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制的過程中，將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)與閾值△t進(jìn)行比較判斷；

9、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)大于所述閾值△t，開啟水泵，并基于氫燃料電池系統(tǒng)的功率設(shè)置相應(yīng)的水泵轉(zhuǎn)速n、以及水泵運(yùn)行時(shí)間t；

10、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)小于等于所述閾值△t，關(guān)閉水泵；

11、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的輸出功率，并將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的輸出功率與所述氫燃料電池系統(tǒng)的正常啟動(dòng)功率p安進(jìn)行比較判斷；

12、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的輸出功率大于等于所述氫燃料電池系統(tǒng)的正常啟動(dòng)功率p安，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行正常啟動(dòng)控制；

13、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的輸出功率小于所述氫燃料電池系統(tǒng)的正常啟動(dòng)功率p安，重新將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)與閾值△t進(jìn)行比較判斷。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制，包括：

15、將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)與閾值t1進(jìn)行比較判斷；

16、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)大于等于所述閾值t1，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行正常啟動(dòng)控制；

17、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)小于所述閾值t1，將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)與閾值t2進(jìn)行比較判斷；

18、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)小于等于所述閾值t2，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒壓?jiǎn)?dòng)控制。

19、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所述氫燃料電池電堆的溫度數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制，還包括：

20、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c；

21、將所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c與閾值c1進(jìn)行比較判斷；

22、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c小于等于所述閾值c1，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒壓氧饑餓啟動(dòng)控制。

23、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒壓氧饑餓啟動(dòng)控制的過程中：

24、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c大于所述閾值c1，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒壓?jiǎn)?dòng)控制。

25、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒壓?jiǎn)?dòng)控制的過程中：

26、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)大于所述閾值t2，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流啟動(dòng)控制。

27、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流啟動(dòng)控制的過程中：

28、將所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c與閾值c2進(jìn)行比較判斷；

29、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c小于等于所述閾值c2，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流氧饑餓啟動(dòng)控制；

30、響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流氧饑餓啟動(dòng)控制的過程中，若所述氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣尾排濃度c大于所述閾值c2，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流啟動(dòng)控制。

31、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行恒流啟動(dòng)控制的過程中：

32、將所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)與所述閾值t1進(jìn)行比較判斷；

33、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)小于等于所述閾值t1，所述氫燃料電池系統(tǒng)維持所述恒流啟動(dòng)控制；

34、若所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)大于所述閾值t1，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行正常啟動(dòng)控制。

35、第二方面，本發(fā)明提供了一種氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制裝置，所述裝置適用于如上所述的氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法，所述裝置包括：

36、監(jiān)測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)、以及氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)；

37、控制模塊，用于基于所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的溫度數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制；所述無輔熱啟動(dòng)溫度控制包括恒壓?jiǎn)?dòng)控制、恒壓氧饑餓啟動(dòng)控制、恒流啟動(dòng)控制、以及恒流氧饑餓啟動(dòng)控制；

38、所述控制模塊，還用于響應(yīng)于所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)溫度控制的過程中，結(jié)合所述氫燃料電池系統(tǒng)的電堆的冷卻液進(jìn)出口的溫差數(shù)據(jù)，所述氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行無輔熱啟動(dòng)安全控制。

39、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，計(jì)算機(jī)設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，處理器可加載并執(zhí)行至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，以實(shí)現(xiàn)如上提供的氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法。

40、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，處理器可加載并執(zhí)行至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，以實(shí)現(xiàn)如上提供的氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法。

41、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)程序指令，該計(jì)算機(jī)程序指令存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。處理器從計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)讀取該計(jì)算機(jī)指令，并執(zhí)行該計(jì)算機(jī)指令，使得該計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行如上提供的氫燃料電池系統(tǒng)無輔熱啟動(dòng)控制方法。

42、本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

43、本發(fā)明對(duì)于氫燃料電池系統(tǒng)的無輔熱啟動(dòng)方式，提供了一種兼顧安全與高效，且不同啟動(dòng)方式相協(xié)調(diào)的控制方法，在不需要外加輔助熱源的情況下，通過電堆的不同啟動(dòng)方式來促進(jìn)電堆產(chǎn)熱，同時(shí)兼顧電堆安全，可以適用于不同溫度場(chǎng)景，可有效提升電堆及氫燃料電池系統(tǒng)的耐久性及壽命。