【发明公布】一种燃料电池电堆活化方法及装置_潍柴动力股份有限公司_201910874770.1 

申请/专利权人:潍柴动力股份有限公司

申请日:2019-09-17

发明/设计人:张瑞霞;巩建坡;李博;王玉杰

公开(公告)日:2019-11-01

代理机构:北京集佳知识产权代理有限公司

公开(公告)号:CN110400948A

代理人:赵焕

主分类号:H01M8/04223(20160101)

地址:261061 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲

分类号:H01M8/04223(20160101);H01M8/04537(20160101);H01M8/04828(20160101);B60L58/30(20190101)

优先权:

专利状态码:在审-公开

法律状态:2019.11.01#公开

摘要:本发明提供的燃料电池电堆活化方法及装置,应用于燃料电池技术领域,该方法应用于燃料电池发动机控制器,控制器获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流,并根据实际输出功率和输出电流,计算燃料电池电堆的功率衰减比例,如果功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,则控制燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成燃料电池电堆的活化。通过本发明提供的活化方法,燃料电池电堆的活化过程可以在整车上完成,驾驶员不必将车辆行驶至指定的维修点,电堆的活化处理更加及时,能够有效避免由于活化不及时而影响电堆的使用寿命,同时,便于驾驶员对车辆进行维护保养,改善驾驶员的使用感受。

主权项:1.一种燃料电池电堆活化方法,其特征在于,应用于燃料电池发动机控制器,所述方法包括:获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。

全文数据:一种燃料电池电堆活化方法及装置技术领域本发明属于燃料电池技术领域,尤其涉及一种燃料电池电堆活化方法及装置。背景技术燃料电池电堆是燃料电池发动机最核心的部件,是一种由多个单电池串联组成的发电装置,通过将燃料所有具有的化学能转换为电能,具有发电效率高、排放低和噪声低等优点,广泛地应用于汽车行业、新能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业。燃料电池电堆在长时间储存或在非标准状态下运行一段时间后,其输出性能会有所降低,甚至缩短燃料电池发动机的使用寿命。但燃料电池电堆的性能衰退并不是完全不可恢复的,其部分性能衰退可以通过电堆的活化进行恢复。然而,对于已经装配在整车上的燃料电池电堆,驾驶员如果根据驾驶经验判定燃料电池电堆性能降低,需要将车辆行驶至指定的维修点进行电堆活化,给驾驶员带来诸多不便,因此,如何在整车上对燃料电池电堆进行活化,成为本领域技术人员需要解决的技术问题。发明内容有鉴于此,本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆活化方法及装置,可以在整车上对燃料电池电堆进行活化,便于驾驶员对车辆进行维护保养,具体方案如下:第一方面,本发明提供一种燃料电池电堆活化方法,应用于燃料电池发动机控制器,所述方法包括:获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。可选的,所述根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例,包括:确定与所述输出电流对应的标定输出功率;计算所述标定输出功率与所述实际输出功率的差值,得到功率下降值;计算所述功率下降值与所述标定输出功率的比值,得到功率衰减比例。可选的,所述确定与所述输出电流对应的标定输出功率,包括:获取预设映射关系,其中,所述预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系;查询所述预设映射关系,确定与所述输出电流对应的标定输出功率。可选的,判断所述车辆是否满足预设活化条件的方法包括:获取动力电池的SOC值和氢气存储量;若所述SOC值小于或等于预设电量阈值,且所述氢气存储量大于或等于预设气量阈值,判定所述车辆满足预设活化条件。可选的,所述控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,包括:输出选择信息,其中,所述选择信息包括启动活化和禁止活化;若接收到用户选择的启动活化指令,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长。可选的,本发明第一方面提供的燃料电池电堆活化方法,还包括:若所述氢气存储量小于预设气量阈值,输出第一提示信息,所述第一提示信息用于提醒用户补充氢气。可选的,本发明第一方面任一项提供的燃料电池电堆活化方法,还包括:在完成活化后,输出第二提示信息,所述第二提示信息表征燃料电池电堆活化完成。第二方面,本发明提供一种燃料电池电堆活化装置,包括:获取单元,用于获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;计算单元,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;控制单元,用于若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。可选的,所述计算单元,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例时,具体包括:确定与所述输出电流对应的标定输出功率;计算所述标定输出功率与所述实际输出功率的差值,得到功率下降值;计算所述功率下降值与所述标定输出功率的比值,得到功率衰减比例。可选的,所述计算单元,用于确定与所述输出电流对应的标定输出功率时,具体包括:获取预设映射关系,其中,所述预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系;查询所述预设映射关系,确定与所述输出电流对应的标定输出功率。基于上述技术方案,本发明提供的燃料电池电堆活化方法,应用于燃料电池发动机控制器,控制器获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流,并根据实际输出功率和输出电流,计算燃料电池电堆的功率衰减比例,如果功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,则控制燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成燃料电池电堆的活化。通过本发明提供的活化方法,燃料电池电堆的活化过程可以在整车上完成,驾驶员不必将车辆行驶至指定的维修点,电堆的活化处理更加及时,能够有效避免由于活化不及时而影响电堆的使用寿命,同时,便于驾驶员对车辆进行维护保养,改善驾驶员的使用感受。进一步,燃料电池电堆是否需要进行活化的判断,由控制器按照预设的量化标准进行,与现有技术中完全根据驾驶员的驾驶经验进行判断的方法相比,判断结果更加准确可信。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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电堆活化方法的流程图;图2是本发明实施例提供的燃料电池电堆活化装置的结构框图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。如前所述,燃料电池电堆在长时间储存或在非标准状态下运行一段时间后,其输出性能会有所降低,这种性能衰减的主要体现为:在相同输出电流下,燃料电池电堆的输出功率降低,当然,输出功率的降低与燃料电池输出电压的降低是具有直接的对应关系的,此处不再赘述。因此,可以根据燃料电池电堆在实际使用中输出电流以及输出功率的变化判断燃料电池电堆是否出现性能衰减,以及是否需要进行活化处理。基于上述前提,参见图1,图1是本发明实施例提供的燃料电池电堆活化方法的流程图,该方法可应用于燃料电池发动机控制器,显然,该方法在某些情况下也可应用于网络侧的服务器实现;参照图1,本发明实施例提供的燃料电池电堆活化方法可以包括:步骤S100,获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流。本发明实施例提供的电堆活化方法,可实现燃料电池电堆随车活化,因此,需要在车辆运行过程中,获取能够表征燃料电池电堆性能变化的输出参量。可选的,本发明实施例以燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流这两个参量作为判断依据。可以想到的是,燃料电池电堆在实际使用中,其输出电压同样会应为电推性能衰减而出现变化,一般情况下,其输出电压会呈现降低的趋势,因此,也可以通过对燃料电池电堆输出电压的监测,实现对燃料电池电堆性能变化的监测。步骤S110,根据实际输出功率和输出电流,计算燃料电池电堆的功率衰减比例。可选的,为实现基于输出电流和输出功率实现对电堆性能的校验,本发明实施例提供一预设映射关系,该预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系。可以想到的是,本发明实施例中述及的标定输出功率,指的是电堆在未出现性能衰减时,电堆正常工作所输出的功率。通过该预设映射关系,可以查询得到与每一输出电流值相对应的标定输出功率。获取得到燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流之后,查询该预设映射关系,确定与当前获取得到的输出电流相对应的标定输出功率,然后,计算标定输出功率与获取得到的当前的实际输出功率的差值,得到电堆的功率下降值。进一步计算功率下降值与确定得到的标定输出功率的比值,即可得到功率衰减比例。需要说明的是,在根据预设映射关系,确定与输出电流对应的标定输出功率之后,还可以根据其他计算方式,衡量电堆的性能变化情况。比如,可以直接计算实际输出功率与标定输出功率的比值,通过该比值判断燃料电池的性能变化情况,具体的,该比值越小,说明燃料电池电堆的性能衰减越严重,该比值越接近于1或等于1,说明燃料电池电堆的性能未出现明显衰减。在不超出本发明核心思想范围的前提下,同样都属于本发明所保护的范围。步骤S120,判断功率衰减比例是否大于预设衰减阈值,若是,执行步骤S130。如果计算得到的功率衰减比例大于预设衰减阈值,则判定燃料电池电堆需要进行活化处理,执行步骤S130。相应的,如果功率衰减比例不大于预设衰减阈值,则说明燃料电池电堆当前不需活化,可以不执行任何操作,燃料电池电堆按照现有技术中的控制逻辑正常运行即可,此处不再赘述。可选的,功率衰减比例大于预设衰减阈值,即说明燃料电池电堆需要进行活化,此种情况下,可以向驾驶员发送提醒消息,提醒驾驶员需要对燃料电池电堆进行活化。步骤S130,判断车辆是否满足预设活化条件,若是,执行步骤S140。在现有技术中,燃料电池的活化方法,一般是控制燃料电池在设定条件下运行一段时间,以使其达到设计性能或最优性能,比如,提高燃料电池电堆的输出功率,控制燃料电池电堆以大电流、大输出功率工作一段时间等方式。由于在对燃料电池电堆进行活化的过程中,燃料电池电堆持续输出功率,持续为动力电池充电,因此要求动力电池的电量不能太高,避免出现过充电问题,并且整个活化过程会持续的消耗氢气,需要保证活化过程中有充足的氢气,因此,需要在实际进行活化前,具体判断车辆是否满足一定的活化条件。根据上述内容,本发明实施例设置预设活化条件,对车辆是否能够进行活化操作进行考核。具体的,在判定燃料电池电堆的功率衰减比例大于预设衰减阈值的情况下,获取车辆动力电池的SOC值和氢气存储量,如果动力电池的SOC值小于或等于预设电量阈值,且车辆的氢气存储量大于或等于预设气量阈值,则认为车辆满足预设活化条件。可选的,如果动力电池的SOC值大于预设电量阈值,可以开启车辆的相关耗电设备,加速动力电池电量的消耗;如果氢气存储量小于预设气量阈值,可以输出第一提示信息,提示用户及时补充氢气,以便活化操作顺利开展。步骤S140,控制燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。在车辆满足预设活化条件的情况下,即可对燃料电池电堆进行活化处理,即控制燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长后,即可完成活化。本发明实施例中述及的具体活化过程,可以参照现有技术中的活化方式进行,此处不再赘述。可选的,在实际执行活化操作之前,还可以向用户输出选择信息,由用户选择是否立即开展活化操作,以加强用户对车辆工作模式的管控,避免在用户不希望进行活化的情况下开展活化操作,影响用户的使用感受。可选的,输出的选择信息可以包括启动活化和禁止活化两种选择,如果用户选择了启动活化,控制器即收到启动活化指令,进而控制燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。进一步的,在输出选择信息的同时,还可以同步的显示活化过程的预计时长供用户参考,以便用户根据该时长提示信息对是否立即开展活化操作进行选择。可选的,在完成活化后,还可以输出第二提示信息,提示用户活化已经完成。进一步的,在满足停机条件的情况下,还可以在完成活化后,直接进入关机流程。相应的,如果用户选择了禁止活化,则不再进行活化操作。在满足停机条件的情况下,可以控制燃料电池电堆进入关机流程。综上所述,通过本发明实施例提供的燃料电池电堆活化方法,燃料电池电堆的活化过程可以在整车上完成,驾驶员不必将车辆行驶至指定的维修点,电堆的活化处理更加及时,能够有效避免由于活化不及时而影响电堆的使用寿命,同时,便于驾驶员对车辆进行维护保养,改善驾驶员的使用感受。进一步,燃料电池电堆是否需要进行活化的判断,由控制器按照预设的量化标准进行,与现有技术中完全根据驾驶员的驾驶经验进行判断的方法相比,判断结果更加准确可信。下面对本发明实施例提供的燃料电池电堆活化装置进行介绍,下文描述的燃料电池电堆活化装置可以认为是为实现本发明实施例提供的燃料电池电堆活化方法,在中央设备中需设置的功能模块架构;下文描述内容可与上文相互参照。图2为本发明实施例提供的一种燃料电池电堆活化装置的结构框图,参照图2,该装置可以包括:获取单元10,用于获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;计算单元20,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;控制单元30,用于若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。可选的,所述计算单元20,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例时,具体包括:确定与所述输出电流对应的标定输出功率;计算所述标定输出功率与所述实际输出功率的差值,得到功率下降值;计算所述功率下降值与所述标定输出功率的比值,得到功率衰减比例。可选的,所述计算单元20,用于确定与所述输出电流对应的标定输出功率时,具体包括:获取预设映射关系,其中,所述预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系;查询所述预设映射关系,确定与所述输出电流对应的标定输出功率。专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求:1.一种燃料电池电堆活化方法,其特征在于,应用于燃料电池发动机控制器,所述方法包括:获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,所述根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例,包括:确定与所述输出电流对应的标定输出功率;计算所述标定输出功率与所述实际输出功率的差值,得到功率下降值;计算所述功率下降值与所述标定输出功率的比值,得到功率衰减比例。3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,所述确定与所述输出电流对应的标定输出功率,包括:获取预设映射关系,其中,所述预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系;查询所述预设映射关系,确定与所述输出电流对应的标定输出功率。4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,判断所述车辆是否满足预设活化条件的方法包括:获取动力电池的SOC值和氢气存储量;若所述SOC值小于或等于预设电量阈值,且所述氢气存储量大于或等于预设气量阈值,判定所述车辆满足预设活化条件。5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,所述控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,包括:输出选择信息,其中,所述选择信息包括启动活化和禁止活化;若接收到用户选择的启动活化指令,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长。6.根据权利要求4所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,还包括:若所述氢气存储量小于预设气量阈值,输出第一提示信息,所述第一提示信息用于提醒用户补充氢气。7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料电池电堆活化方法,其特征在于,还包括:在完成活化后,输出第二提示信息,所述第二提示信息表征燃料电池电堆活化完成。8.一种燃料电池电堆活化装置,其特征在于,包括:获取单元,用于获取燃料电池电堆的实际输出功率和输出电流;计算单元,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例;控制单元,用于若所述功率衰减比例大于预设衰减阈值,且车辆满足预设活化条件,控制所述燃料电池电堆以预设输出功率工作预设活化时长,完成活化。9.根据权利要求8所述的燃料电池电堆活化装置,其特征在于,所述计算单元,用于根据所述实际输出功率和所述输出电流,计算所述燃料电池电堆的功率衰减比例时,具体包括:确定与所述输出电流对应的标定输出功率;计算所述标定输出功率与所述实际输出功率的差值,得到功率下降值;计算所述功率下降值与所述标定输出功率的比值,得到功率衰减比例。10.根据权利要求9所述的燃料电池电堆活化装置,其特征在于,所述计算单元,用于确定与所述输出电流对应的标定输出功率时,具体包括:获取预设映射关系,其中,所述预设映射关系中记录有燃料电池电堆输出电流与标定输出功率的对应关系;查询所述预设映射关系,确定与所述输出电流对应的标定输出功率。

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