用于燃料电池的控制方法、电子设备、车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池的控制方法、电子设备、车辆。

背景技术

燃料电池系统是通过空气和氢气进行电化学反应产生电力的装置，因其高效和无污染，是未来新能源汽车发动机的重要发展方向之一。

虽然燃料电池有着诸多优点，但在使用推广过程中，燃料电池因使用寿命较短而受到极大限制。相关技术中燃料电池寿命普遍在5000-10000h，虽已有较大提升，但仍无法满足在商用车上的使用需求。因此，提升燃料电池发动机寿命是行业重要的研究方向之一。

相关技术中虽然存在着提升燃料电池寿命的控制策略，但相关技术中的控制策略均是基于电堆初始寿命时的情况制定的策略，并不能随着燃料电池的寿命衰减进行自适应的调整，使得提升燃料电池寿命的效果会随着燃料电池的寿命衰减不断减弱，导致燃料电池加速衰减。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于燃料电池的控制方法，以提高燃料电池的寿命。

本发明的第二个目的在于提出一种电子设备。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于燃料电池的控制方法，所述方法包括：在接收到燃料电池的电堆加载请求时，获取所述燃料电池的初始控制参数；根据所述初始控制参数确定目标控制参数，并根据所述目标控制参数对所述燃料电池进行电堆加载控制；获取所述燃料电池的下冲电压，并根据所述下冲电压和所述目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的用于燃料电池的控制程序，所述处理器执行所述用于燃料电池的控制程序时，实现上述的用于燃料电池的控制方法。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，包括：燃料电池和如上所述的电子设备。

本发明实施例的用于燃料电池的控制方法、电子设备、车辆，可以在接收到燃料电池的电堆加载请求时获取燃料电池的初始控制参数，从而根据该初始控制参数确定目标控制参数，以根据该目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制。而且，在对燃料电池进行电堆加载控制之后，还获取燃料电池的下冲电压，从而根据下冲电压判断当前的目标控制参数是否适用，从而根据判断结果确定新的初始控制参数，从而实现了使得针对燃料电池的控制策略可以跟随燃料电池的寿命衰减而进行自适应的变化。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是不同工况导致燃料电池寿命衰减的比例图；

图2是燃料电池加载过程中的电压变化图；

图3是本发明一个实施例的用于燃料电池的控制方法的流程图；

图4是本发明一个示例的用于燃料电池的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明实施例的用于燃料电池的控制方法、电子设备、车辆，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。

经过分析，目前影响燃料电池寿命的主要工况为:变载、启停、怠速和大功率运行，具体的导致寿命衰减的比例可以参考图1。

从图1中可以看到，变载对燃料电池系统寿命影响占比最大，主要原因为变载导致质子交换膜上水含量与变载后应达到含量差异，以及变载瞬间反应气体流量不足的问题。变载过程中，电堆受以上因素影响的主要表现为单电池电压出现剧烈波动。

根据燃料电池特性可知：加载时，电堆电压降低。但实际工况下在加载瞬间电堆电压迅速下降，后逐渐恢复稳定接近理论值。电压过低可能导致质子交换膜脱水和催化剂衰减，进而影响系统寿命。在加载第一阶段，电压瞬间下降主要原因为质子交换膜含水量较少，内阻较大，导致电堆超调下降，即存在下冲电压，同时流道内燃料被消耗，未能及时补充，导致缺气，进一步导致电压降低。第二阶段，电压进入缓步恢复期，期间反应燃料进行补充，质子交换膜含水量随着反应产水及燃料的湿度增加而逐渐增加，单电池电压缓慢升高至理论水平。具体可参见图2。

因而，可以基于下冲电压判断当前的控制策略是否依然适用。基于此，本发明提出一种用于燃料电池的控制方法、电子设备、车辆。

图3是本发明一个实施例的用于燃料电池的控制方法的流程图。

如图3所示，用于燃料电池的控制方法包括：

S31，在接收到燃料电池的电堆加载请求时，获取燃料电池的初始控制参数。

具体地，上述控制参数包括燃料过量系数、燃料压力、燃料湿度中的至少一者。在接收到电堆加载请求时，获取初始的燃料过量系数、初始的燃料压力与初始的燃料湿度。

S32，根据初始控制参数确定目标控制参数，并根据目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制。

具体地，该初始控制参数为获取得到的各参数的预设值，该目标控制参数为燃料电池进行电堆加载控制的过程中的实际调整目标。即在获取各参数的预设值之后，可以按照预设的方法根据各参数的预设值获取电堆加载控制的过程中所使用的目标控制参数，例如可以直接将预设值作为目标控制参数，进而以该目标控制参数为目标对电堆的各参数进行调整，例如可以以该目标控制参数为目标值对电堆进行预供气、提前增湿、减弱变载幅度等操作。

S33，获取燃料电池的下冲电压，并根据下冲电压和目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数。

具体地，由于燃料电池在进行加载的过程中会出现下冲电压，因而可以获取该下冲电压，并判断该下冲电压是否正常。若当前下冲电压正常，则说明当前的初始控制参数没问题，下次电堆加载依然可以使用该初始控制参数。若当前下冲电压不正常，则说明当前的目标控制参数已经不再适用，需要对目标控制参数进行调整以得到下次电堆加载控制的初始控制参数。

由此，可以实现根据下冲电压判断是否需要对初始控制参数进行调整，从而实现对燃料电池的控制策略会随着燃料电池的寿命衰减而发生变化，从而更好地提升燃料电池的寿命。

在本发明的一个实施例中，上述判断下冲电压是否正常的方法可以为判断下冲电压是否小于电压阈值。此时，上述根据下冲电压和目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数可以为：判断下冲电压是否小于电压阈值；若下冲电压大于电压阈值，则增大目标控制参数，并将增大后的目标控制参数作为下次电堆加载控制的初始控制参数。

其中，上述增大目标控制参数可以为：获取燃料电池的当前电堆寿命，并根据当前电堆寿命得到控制参数的增大量；根据控制参数的增大量增大目标控制参数。该当前电堆寿命的获取时间可以进行调整，例如可以在确定需要增大目标控制参数时获取，也可以为在接收到燃料电池的电堆加载请求时首先判断电堆的当前电堆寿命，也可以为其他可能的时刻。上述根据当前电堆寿命得到控制参数的增大量可以为根据燃料电池的目前寿命状态以及预设表格得到调整值，该预设表格例如可以为下表1。

表1

由此，可以在当前的控制策略不再适用时，根据燃料电池的当前电堆寿命对控制策略进行自适应的调整，从而使得本发明实施例的用于燃料电池的控制方法可以实现根据燃料电池的寿命自适应调整控制策略。

需要说明的是，在增大目标控制参数之后，上述用于燃料电池的控制方法还包括：根据当前电堆寿命得到目标调整范围；判断增大后的目标控制参数是否在目标调整范围内；若增大后的目标控制参数不在目标调整范围内，则进行故障预警提示。

也就是说，在增大目标控制参数后，还可以根据获取的当前电堆寿命确定目标调整范围，若实际的目标控制参数超出了目标调整范围，则说明电池寿命衰减过快，进行故障报警。

由此，可以实现对电堆寿命是否衰减过快进行判断，从而在电堆寿命衰减过快时进行故障报警，以便技术人员可以对上述控制参数的增大量进行调整或者对上述目标调整范围进行调整。

在本发明的一个实施例中，最初设置的初始控制参数应设置为小于对应的指标限值的值，而在根据下冲电压和目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数之后，该新的初始控制参数可能会超出对应的指标限值。因而，在根据初始控制参数确定目标控制参数的过程中，还需要判断初始控制参数是否小于对应的指标限值；若初始控制参数小于指标限值，则将初始控制参数作为目标控制参数；若初始控制参数大于或等于指标限值，则将指标限值作为目标控制参数。

具体地，为了保护电堆、方便燃料电池系统内除电堆外的零部件如空压机、水泵、节温器等工作，燃料电池内部的各参数均存在限值，因而需要注意不能使目标控制参数超出限值导致系统安全受到影响。基于此，在根据初始控制参数确定目标控制参数的过程中，需要判断初始控制参数是否小于对应的指标限值。由此，可以避免因燃料电池的控制策略的调整导致初始控制参数超出指标限值而对安全造成影响。

其中，若初始控制参数小于指标限值，则说明该初始控制参数没有问题，可以用于控制，进而获取燃料电池的下冲电压，并可参见上述实施例中的根据下冲电压和目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数的方法确定下次电堆加载控制的初始控制参数。

若初始控制参数大于或等于指标限值，则说明该初始控制参数有问题，不能用于控制，将指标限值作为目标控制参数。此时，上述根据下冲电压和目标控制参数确定下次电堆加载控制的初始控制参数，包括：将目标控制参数作为下次电堆加载控制的初始控制参数。即在初始控制参数大于或等于指标限值时，将指标限值作为目标控制参数与下次电堆加载控制的初始控制参数。

可选地，若初始控制参数大于或等于指标限值，则可将该控制参数设定为指标限值，且后续不再对该控制参数的值进行调整。

需要说明的是，在将指标限值作为目标控制参数之后，还需要判断下冲电压是否小于电压阈值；若下冲电压大于电压阈值，则获取燃料电池的当前电堆寿命，并根据当前电堆寿命得到目标调整范围；判断目标控制参数是否在目标调整范围内；若目标控制参数不在目标调整范围内，则说明电堆寿命下降速度过快，进行故障预警提示，以使技术人员可以对目标调整范围或目标控制参数的增大量进行分析优化。

下面结合图4所示的具体示例对本发明实施例的用于燃料电池的控制方法进行详细说明。

具体地，在接收到燃料电池的电堆加载请求时，首先判断燃料电池的当前电堆寿命，获取电堆目前寿命状态。进而获取初始控制参数，并根据初始控制参数确定系统的目标控制参数，以使系统根据目标控制参数进行加载。

而且，在根据目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制之前，还需要判断初始控制参数与对应的指标限值之间的大小关系，若初始控制参数小于指标限值，则目标控制参数等于初始控制参数，进而依据该目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制，并获取下冲电压的电压下冲值。若该电压下冲值满足预设要求，则下次电堆加载控制的初始控制参数依然使用本次电堆加载控制的初始控制参数。若该电压下冲值不满足要求，则根据当前电堆寿命获取调整值，并将该调整值作为增大量，即利用该调整值对本次电堆加载控制的目标控制参数进行增大，并将增大后的目标控制参数作为下次电堆加载控制的初始控制参数。

而且，还可记录作为下次电堆加载控制的初始控制参数的目标控制参数，并在后续对记录值进行查表，判定是否在当前电堆寿命下目标调整范围内。在该调整范围内时，此流程结束。当不在该调整范围内时，报一级故障，仅做预警提示，由技术人员重新对目标调整范围或目标控制参数的增大量进行分析优化，或重新判断电池寿命。

若初始控制参数大于或等于指标限值，则目标控制参数等于该指标限值，进而依据该指标限值对燃料电池进行电堆加载控制，并获取下冲电压的电压下冲值。若该电压下冲值不满足要求，则判断该指标限值是否在与当前电堆寿命下的目标调整范围内，在目标调整范围内时，此流程结束。当不在目标调整范围内时，报一级故障，仅做预警提示。由技术人员重新对目标调整范围或目标控制参数的增大量进行分析优化，或重新判断电池寿命。

综上，本发明实施例的用于燃料电池的控制方法，可以在接收到燃料电池的电堆加载请求时获取燃料电池的初始控制参数，从而根据该初始控制参数确定目标控制参数，以根据该目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制。而且，在对燃料电池进行电堆加载控制之后，还获取燃料电池的下冲电压，从而根据下冲电压判断当前的目标控制参数是否适用，从而根据判断结果确定新的初始控制参数，从而实现了使得针对燃料电池的控制策略可以跟随燃料电池的寿命衰减而进行自适应的变化。而且，还可记录调整后的目标控制参数，并根据目标控制参数与目标调整范围之间的关系确定电堆寿命是否衰减过快，以便在电堆寿命衰减过快时可以由技术人员手动调整控制策略，从而进一步提升燃料电池的寿命。

进一步地，本发明提出一种电子设备。

在本发明实施例中，电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的用于燃料电池的控制程序，处理器执行用于燃料电池的控制程序时，实现上述的用于燃料电池的控制方法。

本发明实施例的电子设备，通过实现上述的用于燃料电池的控制方法，可以在接收到燃料电池的电堆加载请求时获取燃料电池的初始控制参数，从而根据该初始控制参数确定目标控制参数，以根据该目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制。而且，在对燃料电池进行电堆加载控制之后，还获取燃料电池的下冲电压，从而根据下冲电压判断当前的目标控制参数是否适用，从而根据判断结果确定新的初始控制参数，从而实现了使得针对燃料电池的控制策略可以跟随燃料电池的寿命衰减而进行自适应的变化。而且，还可记录调整后的目标控制参数，并根据目标控制参数与目标调整范围之间的关系确定电堆寿命是否衰减过快，以便在电堆寿命衰减过快时可以由技术人员手动调整控制策略，从而进一步提升燃料电池的寿命。

进一步地，本发明提出一种车辆。

在本发明实施例中，车辆包括燃料电池和上述的电子设备。

本发明实施例的车辆，通过上述的电子设备，可以在接收到燃料电池的电堆加载请求时获取燃料电池的初始控制参数，从而根据该初始控制参数确定目标控制参数，以根据该目标控制参数对燃料电池进行电堆加载控制。而且，在对燃料电池进行电堆加载控制之后，还获取燃料电池的下冲电压，从而根据下冲电压判断当前的目标控制参数是否适用，从而根据判断结果确定新的初始控制参数，从而实现了使得针对燃料电池的控制策略可以跟随燃料电池的寿命衰减而进行自适应的变化。而且，还可记录调整后的目标控制参数，并根据目标控制参数与目标调整范围之间的关系确定电堆寿命是否衰减过快，以便在电堆寿命衰减过快时可以由技术人员手动调整控制策略，从而进一步提升燃料电池的寿命。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。