一种车用燃料电池的性能恢复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种车用燃料电池的性能恢复系统及方法，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系统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系统启动控制指令，则整车控制器通过对动力电池的SOC进行检测，以控制燃料电池系统、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池系统电池堆的自适应活化操作；最后控制燃料电池系统关停，并对燃料电池系统进行吹扫操作，完成对燃料电池系统的性能恢复。与现有技术相比，本发明专利技术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系统进行启动、拉载、放电和吹扫的过程，活化其性能、恢复状态。

【技术实现步骤摘要】
一种车用燃料电池的性能恢复系统及方法
本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种车用燃料电池的性能恢复系统及方法。
技术介绍
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。燃料电池系统包括(质子交换膜)燃料电池堆或模块，及辅助系统(含空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统、电气系统和控制系统等)，是一种独立的可运行的完整的发电功能单元。目前，燃料电池系统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，严重影响燃料电池系统性能，如何保持电堆内部合适的湿度、对于燃料电池系统下一次能否顺利启动至关重要。
技术实现思路
本专利技术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系统及方法，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系统能够顺利启动。本专利技术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系统，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、燃料电池系统、车用耗能部件、活化单元连接，所述活化单元与燃料电池系统连接，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系统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(Stateofcharge，荷电状态)，并根据自检单元输出的启动燃料电池系统控制指令，分别控制燃料电池系统、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系统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系统，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系统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系统不启动控制指令，则返回步骤S1，若整车控制器接收到燃料电池系统启动控制指令，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，以控制燃料电池系统、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池系统电池堆的自适应活化操作；S4、整车控制器控制燃料电池系统关停，并对燃料电池系统进行吹扫操作，完成对燃料电池系统的性能恢复。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，则输出燃料电池系统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，则输出燃料电池系统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系统，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系统启动，同时控制活化单元启动，由活化单元对燃料电池系统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系统，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系统，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系统启动，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，本专利技术具有以下优点：一、本专利技术通过设置自检单元和活化单元，利用对燃料电池系统电池堆湿度和内阻的监控，能够自动启动车载动力系统，包括燃料电池系统、车用耗能部件、整车控制部件，可使燃料电池系统完成启动、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、本专利技术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系统、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系统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为本专利技术的系统结构示意图；图2为本专利技术的方法流程示意图；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、燃料电池系统，301、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用燃料电池的性能恢复系统，其特征在于，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)、燃料电池系统(3)、车用耗能部件(6)、活化单元(2)连接，所述活化单元(2)与燃料电池系统(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系统(3)的控制指令给整车控制器(4)；/n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系统(3)控制指令，分别控制燃料电池系统(3)、车用耗能部件(6)、活化单元(2)的工作状态；/n所述活化单元(2)用于对燃料电池系统(3)的电池堆(301)进行自适应活化操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种车用燃料电池的性能恢复系统，其特征在于，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)、燃料电池系统(3)、车用耗能部件(6)、活化单元(2)连接，所述活化单元(2)与燃料电池系统(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系统(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系统(3)控制指令，分别控制燃料电池系统(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)用于对燃料电池系统(3)的电池堆(301)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系统，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系统(3)，并输出对应的控制指令给整车控制器(4)。


3.一种应用权利要求1所述系统的车用燃料电池性能恢复方法，其特征在于，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系统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系统不启动控制指令，则返回步骤S1，若整车控制器接收到燃料电池系统启动控制指令，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，以控制燃料电池系统、车用耗能部件、活化单元的工作状态，完成对燃料电池系统电池堆的自适应活化操作；
S4、整车控制器控制燃料电池系统关停，并对燃料电池系统进行吹扫操作，完成对燃料电池系统的性能恢复。


4.根据权利要求3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，则输出燃料电池系统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，则输出燃料电池系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：明平文，李冰，张存满，解蒙，杨代军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31