The invention belongs to the field of electric vehicle control technology, in particular to an intelligent control device and control method for starting and stopping process of fuel cell electric vehicle. The control device includes proton exchange membrane fuel cell stack, fuel electronic control valve, pressure regulator, three-way valve, inverter, short circuit electronic control switch, adjustable virtual load, air pressure sensor, hydrogen pressure sensor, air exhaust valve electronic control valve, air intake compressor, fuel cycle pump and controller. In the start-up and shutdown process of the proton exchange membrane fuel cell stack, the method of accessing adjustable virtual load is adopted to effectively reduce the overpotential of the battery, and the fuzzy control algorithm is further used to obtain better virtual load value, which effectively reduces the attenuation in the start-up and shutdown process of the battery stack; the pressure regulation of the fuel intake is controlled by adopting feedback fuzzy control algorithm at the fuel intake side. The device makes the fuel supply more stable, and greatly improves the durability and reliability of proton exchange membrane fuel cell.
【技术实现步骤摘要】
燃料电池电动汽车启停过程智能控制装置及控制方法
本专利技术属于燃料电池电动汽车控制
，具体涉及一种燃料电池电动汽车启停过程智能控制装置及控制方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池技术经过二十余年的持续研发和不断突破，使得燃料电池汽车性能基本满足了商业化指标要求，并成为当前备受瞩目的新能源汽车。然而，质子交换膜燃料电池伴随实际车况变化会经历燃料供应、湿度、温度、电流、电压等复杂循环过程，造成燃料电池的关键材料衰减加速，并且车用燃料电池的耐久性问题棘手且涉及面广。通过燃料电池汽车的大量示范运行，人们发现车用燃料电池的关键材料和部件的劣化工况主要有六种:(1)频繁的启动停止引起的高电位造成催化剂碳载体的腐蚀；(2)低温循环所伴随的胀缩造成膜电极机械损伤；(3)低负荷运行导致质子交换膜分解；(4)反复加减速引起的电位循环造成催化剂铂颗粒粗大化；(5)深功率放电引起质子交换膜、催化剂以及载体的衰减加速；(6)杂质引起电池催化剂毒化以及膜质子传导能力衰减。国际上已经获得了质子交换膜燃料电池启停保护的相关专利。韩国现代汽车公司申请的专利USP:2005026022-A1提出...
【技术保护点】
1.燃料电池电动汽车启停过程智能控制装置，其特征在于：包括质子交换膜燃料电池堆(1)、燃料电控阀门(2)、压力调节器(3)、三通阀门(4)、逆变器(5)、短路电控开关(6)、可调虚拟负载(7)、空气压力传感器(8)、氢气压力传感器(9)、空气排气门电控阀门(10)、空气进气压缩机(11)、燃料循环泵(12)、控制器(13)；所述质子交换膜燃料电池堆(1)由电池堆体(101)、电池正极(102)、空气出口(103)、空气流道(104)、空气进口(105)、燃料出口(106)、燃料流道(107)、燃料进口(108)、电池负极(109)构成；氢气供给与燃料进口(108)连接，中间...
【技术特征摘要】
1.燃料电池电动汽车启停过程智能控制装置，其特征在于：包括质子交换膜燃料电池堆(1)、燃料电控阀门(2)、压力调节器(3)、三通阀门(4)、逆变器(5)、短路电控开关(6)、可调虚拟负载(7)、空气压力传感器(8)、氢气压力传感器(9)、空气排气门电控阀门(10)、空气进气压缩机(11)、燃料循环泵(12)、控制器(13)；所述质子交换膜燃料电池堆(1)由电池堆体(101)、电池正极(102)、空气出口(103)、空气流道(104)、空气进口(105)、燃料出口(106)、燃料流道(107)、燃料进口(108)、电池负极(109)构成；氢气供给与燃料进口(108)连接，中间依次串联燃料电控阀门(2)、压力调节器(3)、三通阀门(4)，燃料出口(106)与三通阀门(4)连接，中间串联燃料循环泵(12)，所述氢气压力传感器(9)安装在燃料流道(107)内壁；空气供给与空气进口(105)连接，中间串联空气进气压缩机(11)，空气出口(103)安装空气排气门电控阀门(10)；所述电池正极(102)与电池负极(109)分别安装在逆变器(5)正端口与负端口，电池正极(102)与电池负极(109)还并联一条支路，并联支路由短路电控开关(6)与可调虚拟负载(7)串联构成；所述控制器(13)输入端与电池堆体(101)阴极电位传感器连接，检测电池堆体(101)的阴极电位，控制器(13)输入端还与空气压力传感器(8)、氢气压力传感器(9)连接，检测质子交换膜燃料电池堆(1)的空气流道(104)与燃料流道(107)的压力，控制器(13)的输出分别与控制端口K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7连接；K1是燃料循环泵(12)的控制端口；K2是燃料电控阀门(2)的控制端口；K3是压力调节器(3)的控制端口；K4是短路电控开关(6)的控制端口；K5是可调虚拟负载(7)的控制端口；K6是空气排气门电控阀门(10)的控制端口；K7是空气进气压缩机(11)的控制端口。2.采用如权利要求1所述的燃料电池电动汽车启停过程智能控制装置的控制方法，其特征在于，启动过程控制包括如下步骤：第一步：控制器(13)控制K6，关闭空气排气门电控阀门(10)；第二步：控制器(13)控制K2，打开燃料电控阀门(2)；第三步：控制器(13)控制K4、K5，接通虚拟负载，即接通短路电控开关(6)与可调虚拟负载(7)；第四步：控制器(13)控制K6、K7，打开空气排气门电控阀门(10)与空气进气压缩机(11)；第五步：控制器(13)控制K1、K2、K3，打开燃料电控阀门(2)，控制压力调节器(3)与燃料循环泵(12)，保持燃料流道(107)内的氢气压力平稳；所述第三步：控制器(13)控制K4、K5，接通虚拟负载，即接通短路电控开关(6)与可调虚拟负载(7)，具体虚拟负载大小的控制方案采用开环模糊控制：模糊控制器的控制结构为2输入、单输出结构：输入变量x1：阴极电位；输入变量x2：阳极残余氢气浓度；输出量为虚拟负载的控制量u，控制接入虚拟负载的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊娇，
申请(专利权)人：南京机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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