本发明专利技术公开了一种多层燃料电池控制系统，包括运行参数获取模块、燃料电池控制器、冷却水系统、空调系统、燃料电池总成；燃料电池总成包括多个独立运行的单层燃料电堆，单层燃料电堆连接有氢气进气管和空气进气管，多个氢气进气管并联，多个空气进气管并联。本发明专利技术还公开了一种多层燃料电池控制系统的控制方法，根据电堆冷却水温、环境温度确定冷却水系统、空调系统的需求功率和启动模式，根据车速和油门开度标定得到动力需求功率并得到燃料电池目标输出功率，根据燃料电池目标输出功率和启动模式确定每个单层燃料电堆的工作状态和进气流量。本发明专利技术根据不同运行工况控制参与工作的单层燃料电堆数量和进气量，提高整燃料电池的工作效率。作效率。作效率。
【技术实现步骤摘要】
多层燃料电池控制系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池供电
，具体地指一种多层燃料电池控制系统及控制方法。
技术介绍
[0002]目前市场上的氢燃料电池多采用的是整体式空气进气管路和氢气进气管路，应用于以往稳态输出功率的燃料电池系统及常温的使用环境。但是随着燃料电池汽车技术的发展，越来越多的车辆动力架构采用全功率的燃料电池系统及使用在严苛环境温度下，这意味着燃料电池系统越来越多的运行在动态变化的负荷下，对燃料电池系统动态负荷控制精度要求变高，对燃料电池系统在低温等环境下的性能要求也更高。
[0003]中国专利CN102013505A公开了一种车用燃料电池氢气循环系统，燃料电池氢气循环系统包括多点顺序喷射系统、文丘里管、氢气流量计和背压阀，多点顺序喷射系统与文丘里管组合使用，实现燃料电池氢气循环。但是该技术方案只针对燃料电池多气路的氢气循环系统控制，无法对燃料电池电堆运行进行多点、多气道进行控制，不涉及燃料电池电堆运行工况的系统控制。不能根据电堆运行及冷却系统功率需求等工况进行更细致的控制。不能很好的适应动态工况或低温等条件下的动态供氢控制需求。
[0004]中国专利CN112201813A公开了一种氢气燃料供应控制方法、燃料电池及汽车，通过氢瓶放气的流量模型计算供氢阀门前后压差和阀门动作的延迟时间的关系，对阀门的开闭时机进行精准控制，以达到平衡供氢管路压力，起到保护电堆和阀门件从而提高耐久性。该方案主要控制目标是阀门收到指令后的关断延时，效果是平衡供氢管路压力，控制内容较为简单。对于燃料电池系统的动态指标没有关注，不涉及结合燃料电池电堆及系统动态运行的供氢控制。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种多层燃料电池控制系统及控制方法，可以根据燃料电池系统的不同运行工况确定燃料电池的需求功率，从而控制多层燃料电池中参与工作的电堆数量，提高整个燃料电池的工作效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种多层燃料电池控制系统，包括运行参数获取模块、燃料电池控制器、冷却水系统、空调系统、燃料电池总成；
[0007]所述运行参数获取模块用于获取电堆冷却水温、环境温度、车速和油门开度；
[0008]所述燃料电池总成包括多个独立运行的单层燃料电堆，所述单层燃料电堆连接有氢气进气管和空气进气管，多个所述氢气进气管并联，多个所述空气进气管并联；
[0009]所述燃料电池控制器用于在车辆启动阶段，根据电堆冷却水温、环境温度确定冷却水系统、空调系统的需求功率和启动模式，根据车速和油门开度标定得到动力需求功率并得到燃料电池目标输出功率，还用于根据燃料电池目标输出功率和启动模式确定每个单层燃料电堆的工作状态和进气流量。
[0010]进一步地，所述燃料电池控制器用于判定：当电堆冷却水温小于0℃且环境温度小于第一温度时，处于极低温冷启动模式，开启冷却水系统并关闭空调系统，禁止车辆行驶，优先开启位于中间的单层燃料电堆；当电堆冷却水温小于0℃且环境温度大于于第一温度且小于0℃，处于低温冷启动模式，开启冷却水系统开启和空调系统，并使空调系统功率小于额定功率，允许车辆行驶。
[0011]进一步地，所述燃料电池控制器还用于根据环境温度标定得到动力需求功率修正系数，并对动力需求功率进行修正。
[0012]进一步地，所述单层燃料电堆包括极板和位于所述极板两侧的氢气通道和空气通道，所述极板包括多个并排间隔设置的单层直板和多个180
°
的弯曲极板，所述弯曲极板将多个单层直板首尾连接成一个连续结构。
[0013]进一步地，所述氢气通道两端分别设有氢气进气口和氢气排气口，所述空气通道两端分别设有空气进气口和空气排气口，所述氢气进气口与所述空气进气口均位于单层燃料电堆的异侧上端，所述氢气排气口和所述空气排气口均位于单层燃料电堆的异侧下端。
[0014]进一步地，多个所述氢气进气管同时与氢气分配器连接，所述氢气分配器与每个氢气进气管的连接处均设有氢气进气电磁阀，多个所述空气进气管并联且同时与空气分配器连接，所述空气分配器与每个空气进气管的连接处均设有空气进气电磁阀。
[0015]本专利技术还提供一种多层燃料电池控制系统的控制方法，车辆启动时，获取电堆冷却水温、环境温度、车速和油门开度；根据电堆冷却水温、环境温度确定冷却水系统、空调系统的需求功率和启动模式，根据车速和油门开度标定得到动力需求功率并得到燃料电池目标输出功率，根据燃料电池目标输出功率和启动模式确定每个单层燃料电堆的工作状态和进气流量。
[0016]进一步地，当电堆冷却水温小于0℃且环境温度小于第一温度时，处于极低温冷启动模式，开启冷却水系统并关闭空调系统，禁止车辆行驶；当电堆冷却水温小于0℃且环境温度大于于第一温度且小于0℃，处于低温冷启动模式，开启冷却水系统开启和空调系统，并使空调系统功率小于额定功率，允许车辆行驶。
[0017]进一步地，当处于极低温冷启动模式时，将燃料电池目标输出功率除以单层燃料电堆最大功率，若除数为非整数则向上取整得到单层燃料电堆的开启数量N，控制位于燃料电池总成中间的N
‑
个单层燃料电堆以单层燃料电堆最大功率运行，控制另外一个单层燃料电堆的氢气进气量和空气进气量，使其以剩余的燃料电池目标输出功率运行。
[0018]进一步地，根据环境温度标定得到动力需求功率修正系数，并对动力需求功率进行修正；当环境温度小于0℃时，所述动力需求功率修正系数大于1且与环境温度负相关。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术在低温启动时，根据电堆冷却水温、环境温度确定冷却水系统、空调系统的需求功率和启动模式，根据车速和油门开度标定得到动力需求功率并得到燃料电池目标输出功率，根据燃料电池目标输出功率和启动模式确定每个单层燃料电堆的工作状态和进气流量。且本专利技术的燃料电池总成包括多个独立运行的单层燃料电堆，单层燃料电堆连接有氢气进气管和空气进气管，多个氢气进气管并联，多个空气进气管并联。这样可以独立控制每层燃料电堆的工作状态和进气量，使开启的燃料电堆以最大功率运行，提高了整个燃料电池的工作效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的燃料电池控制系统结构示意图。
[0021]图2为本专利技术人燃料电池总成结构示意图。
[0022]图3为本专利技术单层燃料电堆结构示意图。
[0023]图中各部件标号如下：运行参数获取模块100、燃料电池控制器200、冷却水系统300、空调系统400、燃料电池总成500、单层燃料电堆510、极板511、氢气通道512、氢气进气口513、氢气排气口514、空气通道515、空气进气口516、空气排气口517、氢气通道隔板518、空气通道隔板519、氢气分配器520、氢气进气电磁阀521、氢气进气管530、氢气排气管540、空气分配器550、空气进气电磁阀551、空气进气管560、空气排气管570。
具体实施方式
[0024]下面具体实施方式用于对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多层燃料电池控制系统，其特征在于：包括运行参数获取模块(100)、燃料电池控制器(200)、冷却水系统(300)、空调系统(400)、燃料电池总成(500)；所述运行参数获取模块(100)用于获取电堆冷却水温、环境温度、车速和油门开度；所述燃料电池总成(500)包括多个独立运行的单层燃料电堆(510)，所述单层燃料电堆(510)连接有氢气进气管(530)和空气进气管(560)，多个所述氢气进气管(530)并联，多个所述空气进气管(560)并联；所述燃料电池控制器(200)用于在车辆启动阶段，根据电堆冷却水温、环境温度确定冷却水系统(300)、空调系统(400)的需求功率和启动模式，根据车速和油门开度标定得到动力需求功率并得到燃料电池目标输出功率，还用于根据燃料电池目标输出功率和启动模式确定每个单层燃料电堆(510)的工作状态和进气流量。2.根据权利要求1所述的多层燃料电池控制系统，其特征在于：所述燃料电池控制器(200)用于判定：当电堆冷却水温小于0℃且环境温度小于第一温度时，处于极低温冷启动模式，开启冷却水系统(300)并关闭空调系统(400)，禁止车辆行驶，优先开启位于中间的单层燃料电堆(510)；当电堆冷却水温小于0℃且环境温度大于于第一温度且小于0℃，处于低温冷启动模式，开启冷却水系统(300)开启和空调系统(400)，并使空调系统(400)功率小于额定功率，允许车辆行驶。3.根据权利要求2所述的多层燃料电池控制系统，其特征在于：所述燃料电池控制器(200)还用于根据环境温度标定得到动力需求功率修正系数，并对动力需求功率进行修正。4.根据权利要求1所述的多层燃料电池控制系统，其特征在于：所述单层燃料电堆(510)包括极板(511)和位于所述极板(511)两侧的氢气通道(512)和空气通道(515)，所述极板(511)包括多个并排间隔设置的单层直板和多个180
°
的弯曲极板，所述弯曲极板将多个单层直板首尾连接成一个连续结构。5.根据权利要求1所述的多层燃料电池控制系统，其特征在于：所述氢气通道(512)两端分别设有氢气进气口(513)和氢气排气口(514)，所述空气通道(515)两端分别设有空气进气口(516)和空气排气口(517)，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：方燕华，费上宝，杨璨，熊枝翔，张宏，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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