一种燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆与流程

1.本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆。


背景技术：

2.现有燃料电池怠速技术，在空气供给方面，采用空压机不停机或空压机停机后重新启动的方式进行空气供给，但其存在的问题是，空压机一般为离心式空压机，为减少振动等工况下空压机轴承磨损，常将空压机运行状态的最低转速限定在比较高的值，如不停机则功耗较大；如停机后重新启动则一方面增加空压机轴承磨损，另一方面空压机重新启动虽然燃料电池不再耗能，但是重新启动，会导致空气供给缓慢，无法快速退出怠速状态，进而造成从怠速到运行状态的时间的延长。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆，以解决相关技术中车辆怠速运行时，空压机功耗高的问题。
4.为解决上述问题，本发明第一方面实施例提出了一种燃料电池系统，包括：空压机、中冷器、第一截止阀、燃料电池堆、第二截止阀、整车控制器和加速度传感器；
5.所述空压机的输出端与所述中冷器的输入端连接，所述中冷器的输出端与所述第一截止阀的一端连接，所述第一截止阀的另一端与所述燃料电池堆的阴极入口连接，所述燃料电池堆的阴极出口连接所述第二截止阀的一端口，所述第二截止阀的另一端口连接排气管道；
6.所述加速度传感器设置在所述燃料电池堆上，所述加速度传感器用于监测所述燃料电池堆的加速度；
7.所述整车控制器分别与所述加速度传感器、所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述空压机电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述第一截止阀截止、所述第二截止阀截止，并控制所述空压机以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以所述第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。
8.可选地，所述第一转速为30000rpm，所述第二转速为5000rpm。
9.可选地，燃料电池系统还包括：电连接的单体电压监控器和燃料电池控制器，所述单体电压监控器用于监控所述燃料电池堆的单体电压，所述燃料电池控制器与所述整车控制器电连接；
10.所述整车控制器还用于，当所述燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制所述第一截止阀打开、所述第二截止阀打开，并当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭。
11.可选地，燃料电池系统还包括：背压阀，所述背压阀的一端口与所述第二截止阀的
另一端口连接，所述背压阀的另一端口与所述排气管道连接，所述整车控制器与所述背压阀电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述背压阀处于全开状态。
12.可选地，燃料电池系统还包括：旁通阀，所述旁通阀的一端口与所述中冷器和所述第一截止阀之间的管道连通，所述旁通阀的另一端口与所述第二截止阀的另一端口连通，所述整车控制器与所述旁通阀电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述旁通阀处于全开状态。
13.为解决上述问题，本发明第二方面实施例提出了一种燃料电池系统怠速空压机控制方法，基于本发明任一实施例所述的燃料电池系统实现，所述控制方法包括以下步骤：
14.获取燃料电池的当前工作状态；
15.当所述燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；
16.获取车辆的车速；
17.当所述车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；
18.当计时时间大于预设时长时，控制所述加速度传感器采集所述燃料电池堆的加速度；
19.当所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。
20.可选地，在控制所述空压机以第二转速运行之后，还包括：
21.获取所述燃料电池堆的单体电压；
22.当所述燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制所述第一截止阀打开、所述第二截止阀打开；
23.并当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭。
24.可选地，在当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭之后，还包括：
25.当所述燃料电池的当前工作状态由怠速状态进入运行状态时，控制所述空压机以大于第一转速的转速运行。
26.为解决上述问题，本发明第三方面实施例提出了一种燃料电池系统怠速空压机控制装置，包括：
27.第一获取模块，用于获取燃料电池的当前工作状态；
28.第一判断模块，用于当所述燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；
29.第二获取模块，用于获取车辆的车速；
30.第二判断模块，用于当所述车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；
31.第三判断模块，用于当计时时间大于预设时长时，控制所述加速度传感器采集所述燃料电池堆的加速度；
32.第四判断模块，用于当所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。
33.为解决上述问题，本发明第四方面实施例提出了一种车辆，包括本发明任一实施
例所述的燃料电池系统。
34.根据本发明实施例提出了燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆，燃料电池系统包括：空压机、中冷器、第一截止阀、燃料电池堆、第二截止阀、整车控制器和加速度传感器；空压机的输出端与中冷器的输入端连接，中冷器的输出端与第一截止阀的一端连接，第一截止阀的另一端与燃料电池堆的阴极入口连接，燃料电池堆的阴极出口连接第二截止阀的一端口，第二截止阀的另一端口连接排气管道；加速度传感器设置在燃料电池堆上，加速度传感器用于监测燃料电池堆的加速度；整车控制器分别与加速度传感器、第一截止阀、第二截止阀、空压机电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制第一截止阀截止、第二截止阀截止，并控制空压机以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制空压机以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。由此，当燃料电池系统怠速时，满足一定条件下可以以低于相关技术中的最低转速运转，降低了功耗，并且当燃料电池系统由怠速运行转换为正常运行时，可以快速转换，避免了空压机重启造成的时间长以及磨损的问题。
35.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
37.图1是本发明实施例提出的燃料电池系统的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提出的燃料电池系统怠速空压机控制方法流程图；
39.图3是本发明一个具体实施例提出的燃料电池系统怠速空压机控制方法流程图。
具体实施方式
40.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.图1是本发明实施例提出的燃料电池系统的结构示意图。如图1所示，该燃料电池
系统100包括：空压机101、中冷器102、第一截止阀103、燃料电池堆104、第二截止阀105、整车控制器106和加速度传感器107；
43.空压机101的输出端与中冷器102的输入端连接，中冷器102的输出端与第一截止阀103的一端连接，第一截止阀103的另一端与燃料电池堆104的阴极入口连接，燃料电池堆104的阴极出口连接第二截止阀105的一端口，第二截止阀105的另一端口连接排气管道；
44.加速度传感器107设置在燃料电池堆104上，加速度传感器107用于监测燃料电池堆104的加速度；
45.整车控制器106分别与加速度传感器107、第一截止阀103、第二截止阀105、空压机101电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制第一截止阀103截止、第二截止阀105截止，并控制空压机101以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且燃料电池堆104的加速度小于加速度预设值时，控制空压机101以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。
46.可选地，第一转速为30000rpm，第二转速为5000rpm。
47.可以理解的是，车辆的工况为正常运行状态时，发动机正常运行，第一截止阀103和第二截止阀105打开，空压机101通过中冷器102向燃料电池堆104提供空气，这样，燃料电池堆104正常运行。车辆的工况进入怠速运行时，也就是发动机进入怠速运行，此时将空压机101的转速降低至第一转速为30000rpm，并将第一截止阀103和第二截止阀105关闭，使得燃料电池堆104的电压不再升高。在这之后，实时检测车辆的车速，若车辆的当前车速小于车速预设值，(其中，车速预设值优选为5-10km/h)，则说明车辆在缓慢前行，即车辆处于较平稳工况，而不是车辆剧烈行驶中的燃料电池发动机怠速。另外，当监测到当前车速小于车速预设值时，还需启动计时器进行计时，当持续时间大于预设时长(其中，预设时长优选为5s)时，说明不是一瞬间的减速，而是平稳的慢速，比如，车速维持在某一个定值，或者在一定加速度下平稳下降。之后可以再监测燃料电池堆104的加速度，当测燃料电池堆104的加速度小于加速度预设值(其中，加速度预设值优选为0.5m/s2)时，可以认为燃料电池堆104处于平稳状态，空压机可以工作在更低转速，即静置状态转速，将空压机101进入静置最低运行速度第二转速运行，例如5000rpm。这样，不但降低了怠速运转的功耗，而且当燃料电池系统由怠速运行转换为正常运行时，可以快速转换，避免了空压机重启造成的时间长以及磨损的问题。
48.需要说明的是，车辆的车速可以通过轮速传感器测量的轮速来确定。当车辆的车速、计时时长以及燃料电池堆104的加速度都满足以上条件时，才可以将空压机101的转速降至第二转速5000rpm运行，有一个条件不满足，均控制空压机101的转速为第一转速30000rpm运行，避免车辆暂时的怠速造成空压机101降速导致电池发电不足，比如，燃料电池堆104的加速度不低于预设加速度值则认为燃料电池为非平稳状态，比如车辆虽然车速为0，但处在颠簸的板车或其他装置上的状态，均仍然需要控制空压机101的转速为第一转速30000rpm运行。
49.可选地，继续参考图1，燃料电池系统100还包括：电连接的单体电压监控器108和燃料电池控制器109，单体电压监控器108用于监控燃料电池堆104的单体电压，燃料电池控制器109与整车控制器106电连接；
50.整车控制器106还用于，当燃料电池堆104的单体电压小于第一预设电压时，控制
第一截止阀103打开、第二截止阀105打开，并当燃料电池堆104的单体电压大于第二预设电压时，控制第一截止阀103关闭、第二截止阀105关闭。
51.可以理解的是，当发动机进入怠速运行时，第一截止阀103和第二截止阀105截止，燃料电池堆104不再发电，这样，在一段时间内，电池的单体电压可能会下降，不能维持发动机动力，进而，需要实时对电池的单体电压进行监测。当单体电压小于第一预设电压(优选为0.2v)时，说明目前的单体电压不足以维持发动机动力，进而控制第一截止阀103打开、第二截止阀105打开，使得燃料电池堆104继续工作，提升电池单体电压，当单体电压大于第二预设电压(优选为0.7v)时，，说明目前的单体电压可以维持发动机动力，进而为了避免高功耗，可以关闭第一截止阀103和第二截止阀105。通过该实施例避免了在降低空压机101的功耗的同时，造成的发动机动力不足的问题。
52.可选地，继续参考图1，燃料电池系统100还包括：背压阀110，背压阀110的一端口与第二截止阀105的另一端口连接，背压阀110的另一端口与排气管道连接，整车控制器106与背压阀110电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制背压阀110处于全开状态。
53.可选地，继续参考图1，燃料电池系统100还包括：旁通阀111，旁通阀111的一端口与中冷器102和第一截止阀103之间的管道连通，旁通阀111的另一端口与第二截止阀105的另一端口连通，整车控制器101与旁通阀111电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制旁通阀111处于全开状态。
54.可以理解的是，在车辆怠速运行时，空压机101还在低功耗工作，而第一截止阀103和第二截止阀105已经关闭，进而需要将背压阀110和旁通阀111全部打开，开度为100％，排出空压机101输送的空气。
55.可选地，继续参考图1，燃料电池系统100还包括：空气过滤器112，位于空压机101之前，与空压机101的输入端连通，空气过滤器112用于滤除空气中的杂质，使得进入燃料电池堆104的空气不会污染电池堆。
56.图2是本发明实施例提出的燃料电池系统怠速空压机控制方法流程图。该控制方法基于本发明任一实施例的燃料电池系统实现，如图2所示，该控制方法包括以下步骤：
57.s101，获取燃料电池的当前工作状态；
58.s102，当燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；
59.s103，获取车辆的车速；
60.s104，当车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；
61.s105，当计时时间大于预设时长时，控制加速度传感器采集燃料电池堆的加速度；
62.s106，当燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制空压机以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。
63.可选地，第一转速为30000rpm，第二转速为5000rpm。
64.可以理解的是，车辆的工况为正常运行状态时，发动机正常运行，第一截止阀和第二截止阀打开，空压机通过中冷器向燃料电池堆提供空气，这样，燃料电池堆正常运行。车辆的工况进入怠速运行时，也就是发动机进入怠速运行，此时将空压机的转速降低至第一转速为30000rpm，并将第一截止阀和第二截止阀关闭，使得燃料电池堆的电压不再升高。在这之后，实时检测车辆的车速，若车辆的当前车速小于车速预设值，(其中，车速预设值优选
为5-10km/h)，则说明车辆在缓慢前行，即车辆处于较平稳工况，而不是车辆剧烈行驶中的燃料电池发动机怠速。另外，当监测到当前车速小于车速预设值时，还需启动计时器进行计时，当持续时间大于预设时长(其中，预设时长优选为5s)时，说明不是一瞬间的减速，而是平稳的慢速，比如，车速维持在某一个定值，或者在一定加速度下平稳下降。之后可以再监测燃料电池堆的加速度，当测燃料电池堆的加速度小于加速度预设值(其中，加速度预设值优选为0.5m/s2)时，可以认为燃料电池堆处于平稳状态，空压机可以工作在更低转速，即静置状态转速，将空压机进入静置最低运行速度第二转速运行，例如5000rpm。这样，不但降低了怠速运转的功耗，而且当燃料电池系统由怠速运行转换为正常运行时，可以快速转换，避免了空压机重启造成的时间长以及磨损的问题。
65.需要说明的是，车辆的车速可以通过轮速传感器测量的轮速来确定。当车辆的车速、计时时长以及燃料电池堆的加速度都满足以上条件时，才可以将空压机的转速降至第二转速5000rpm运行，有一个条件不满足，均控制空压机的转速为第一转速30000rpm运行，避免车辆暂时的怠速造成空压机降速导致电池发电不足，比如，燃料电池堆的加速度不低于预设加速度值则认为燃料电池为非平稳状态，比如车辆虽然车速为0，但处在颠簸的板车或其他装置上的状态，均仍然需要控制空压机的转速为第一转速30000rpm运行。
66.可选地，继续参考图2，在控制空压机以第二转速运行之后，还包括：
67.s107，获取燃料电池堆的单体电压；
68.s108，当燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制第一截止阀打开、第二截止阀打开；
69.s109，并当燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭。
70.可以理解的是，当发动机进入怠速运行时，第一截止阀和第二截止阀截止，燃料电池堆不再发电，这样，在一段时间内，电池的单体电压可能会下降，不能维持发动机动力，进而，需要实时对电池的单体电压进行监测。当单体电压小于第一预设电压(优选为0.2v)时，说明目前的单体电压不足以维持发动机动力，进而控制第一截止阀打开、第二截止阀打开，使得燃料电池堆继续工作，提升电池单体电压，当单体电压大于第二预设电压(优选为0.7v)时，，说明目前的单体电压可以维持发动机动力，进而为了避免高功耗，可以关闭第一截止阀和第二截止阀。通过该实施例避免了在降低空压机的功耗的同时，造成的发动机动力不足的问题。
71.可选地，继续参考图2，在当燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭之后，还包括：
72.s110，当燃料电池的当前工作状态由怠速状态进入运行状态时，控制空压机以大于第一转速的转速运行。
73.由此，可以快速的从第二转速提升至第一转速往上，缩短由怠速状态进入运行状态的时间，并且降低了怠速状态下的功耗。还避免了空压机轴承磨损问题。
74.在一个具体的实施例中，如图3所示，该控制方法包括以下步骤：
75.s201，燃料电池从运行状态进入怠速状态；旁通阀、背压阀全开，空压机进入运行第一转速s1，例如s1＝30000rpm；
76.s202，第一、二截止阀关闭；
77.s203，接收整车控制器发送的车速信息；
78.s204，判断车速是否等于0；若是，则执行s205，若否，则返回s203；
79.s205，启动计时器t1；
80.s206，判断计时器t1是否大于预设时长t1；若是，则执行s207，若否，则返回s203；
81.s207，加速度传感器采集燃料电池堆振动状态；
82.s208，判断加速度传感器的反馈值是否低于加速度预设值a1；若是，则执行s209，若否，则执行s210；
83.s209，空压机进入静置最低运行转速s2(第二转速)，例如s2＝5000rpm；
84.s210，空压机保持运行第一转速s1；
85.s211，监测燃料电池堆单体电压；
86.s212，判断电堆平均单体电压反馈值是否低于第一预设电压v1，若是，则执行s213，若否，则返回s211；
87.s213，打开第一、二截止阀；
88.s214，判断电堆平均单体电压反馈值是否高于第二预设电压v2，若是，则执行s215，若否，则返回s213；
89.s215，关闭第一、二截止阀；
90.s216，判断是否接收到退出怠速指令，若是，则执行s217，若否，则返回s202；
91.s217，空压机恢复最低运行转速(大于或等于第一转速)，第一、二截止阀打开，旁通阀、背压阀工作在预定位置，退出怠速。
92.具体来说，从运行状态进入怠速状态后，首先旁通阀、背压阀全开，空压机降至最低运行转速s1(第一转速)，例如30000rpm；之后关闭第一、二截止阀；接收整车控制器发送的车速信息，如果车速等于0(该条件也可改完低于一定车速，或者车速在一定加速度下平稳下降)，则认为此时的怠速为停车怠速(较平稳工况)，而不是车辆剧烈行驶中的燃料电池发动机怠速；为确认车辆状态，启动定时器t1，如果车速等于0的时间大于预设值t1，例如5s，则如果加速度传感器反馈值低于预定值a1，例如0.5m/s2，则认为燃料电池处于平稳状态，空压机可以工作在更低转速，即静置状态转速，将空压机进入静置最低运行速度s2(第二转速)，例如5000rpm，如加速度不低于预定值则认为燃料电池为非平稳状态，比如车辆虽然车速为0，但处在颠簸的板车或其他装置上，此状态空压机保持运行最低转速s1；然后cvm(cloudvirtualmachine，云服务器)监测燃料电池堆单体电压，电堆平均单体电压反馈值低于预设值v1，例如0.2v，打开截止阀1、2，将空压机运行的部分空气通入电堆；直至电堆平均单体电压高预设值v2，例如0.7v；关闭第一、二截止阀；当接收到退出怠速指令后，空压机恢复最低运行转速，第一、二截止阀打开，旁通阀、背压阀工作在预定位置。
93.由此，本发明通过判断车辆停车状态，结合加速度传感器信息，确保燃料电池空压机处于平稳状态，即可以工作在运行转速限值以下，可保证空压机在退出怠速时的快速响应，同时功耗明显降低，此外通过单体电压状态，将空气间歇通入电堆，保证电堆怠速状态。
94.本发明实施例提出了一种燃料电池系统怠速空压机控制装置，包括：
95.第一获取模块，用于获取燃料电池的当前工作状态；
96.第一判断模块，用于当燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；
97.第二获取模块，用于获取车辆的车速；
98.第二判断模块，用于当车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；
99.第三判断模块，用于当计时时间大于预设时长时，控制加速度传感器采集燃料电池堆的加速度；
100.第四判断模块，用于当燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制空压机以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。
101.可选地，该装置还包括：
102.第三获取模块，用于获取燃料电池堆的单体电压；
103.第五判断模块，用于当燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制第一截止阀打开、第二截止阀打开；
104.第五判断模块，还用于当燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭。
105.可选地，第一判断模块还用于，当燃料电池的当前工作状态由怠速状态进入运行状态时，控制空压机以大于第一转速的转速运行。
106.本发明实施例所提供的燃料电池系统怠速空压机控制装置可执行本发明任意实施例所提供的燃料电池系统怠速空压机控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
107.本发明实施例提出了一种车辆，包括本发明任一实施例的燃料电池系统。
108.需要解释的是，在上述任一实施例中，车辆的工况为怠速、燃料电池系统的工况为怠速、燃料电池怠速工作均为车辆动力系统怠速工况的不同描述。
109.根据本发明实施例提出了燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆，燃料电池系统包括：空压机、中冷器、第一截止阀、燃料电池堆、第二截止阀、整车控制器和加速度传感器；空压机的输出端与中冷器的输入端连接，中冷器的输出端与第一截止阀的一端连接，第一截止阀的另一端与燃料电池堆的阴极入口连接，燃料电池堆的阴极出口连接第二截止阀的一端口，第二截止阀的另一端口连接排气管道；加速度传感器设置在燃料电池堆上，加速度传感器用于监测燃料电池堆的加速度；整车控制器分别与加速度传感器、第一截止阀、第二截止阀、空压机电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制第一截止阀截止、第二截止阀截止，并控制空压机以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制空压机以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。由此，当燃料电池系统怠速时，满足一定条件下可以以低于相关技术中的最低转速运转，降低了功耗，并且当燃料电池系统由怠速运行转换为正常运行时，可以快速转换，避免了空压机重启造成的时间长以及磨损的问题。
110.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
111.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：空压机、中冷器、第一截止阀、燃料电池堆、第二截止阀、整车控制器和加速度传感器；所述空压机的输出端与所述中冷器的输入端连接，所述中冷器的输出端与所述第一截止阀的一端连接，所述第一截止阀的另一端与所述燃料电池堆的阴极入口连接，所述燃料电池堆的阴极出口连接所述第二截止阀的一端口，所述第二截止阀的另一端口连接排气管道；所述加速度传感器设置在所述燃料电池堆上，所述加速度传感器用于监测所述燃料电池堆的加速度；所述整车控制器分别与所述加速度传感器、所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述空压机电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述第一截止阀截止、所述第二截止阀截止，并控制所述空压机以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以所述第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一转速为30000rpm，所述第二转速为5000rpm。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：电连接的单体电压监控器和燃料电池控制器，所述单体电压监控器用于监控所述燃料电池堆的单体电压，所述燃料电池控制器与所述整车控制器电连接；所述整车控制器还用于，当所述燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制所述第一截止阀打开、所述第二截止阀打开，并当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：背压阀，所述背压阀的一端口与所述第二截止阀的另一端口连接，所述背压阀的另一端口与所述排气管道连接，所述整车控制器与所述背压阀电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述背压阀处于全开状态。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：旁通阀，所述旁通阀的一端口与所述中冷器和所述第一截止阀之间的管道连通，所述旁通阀的另一端口与所述第二截止阀的另一端口连通，所述整车控制器与所述旁通阀电连接，用于当所述车辆的工况为怠速运行时，控制所述旁通阀处于全开状态。6.一种燃料电池系统怠速空压机控制方法，其特征在于，基于如权利要求1-5任一项所述的燃料电池系统实现，所述控制方法包括以下步骤：获取燃料电池的当前工作状态；当所述燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；获取车辆的车速；当所述车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；当计时时间大于预设时长时，控制所述加速度传感器采集所述燃料电池堆的加速度；当所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统怠速空压机控制方法，其特征在于，在控制所述空压机以第二转速运行之后，还包括：获取所述燃料电池堆的单体电压；当所述燃料电池堆的单体电压小于第一预设电压时，控制所述第一截止阀打开、所述第二截止阀打开；并当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭。8.根据权利要求7所述的燃料电池系统怠速空压机控制方法，其特征在于，在当所述燃料电池堆的单体电压大于第二预设电压时，控制所述第一截止阀关闭、所述第二截止阀关闭之后，还包括：当所述燃料电池的当前工作状态由怠速状态进入运行状态时，控制所述空压机以大于第一转速的转速运行。9.一种燃料电池系统怠速空压机控制装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取燃料电池的当前工作状态；第一判断模块，用于当所述燃料电池的当前工作状态由运行状态进入怠速状态时，控制空压机以第一转速运行，并控制第一截止阀关闭、第二截止阀关闭；第二获取模块，用于获取车辆的车速；第二判断模块，用于当所述车辆的车速小于预设车速值时，开始计时；第三判断模块，用于当计时时间大于预设时长时，控制所述加速度传感器采集所述燃料电池堆的加速度；第四判断模块，用于当所述燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制所述空压机以第二转速运行；其中，所述第一转速大于所述第二转速。10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的燃料电池系统。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池系统及其怠速空压机控制方法、装置和车辆，燃料电池系统包括：空压机、中冷器、第一截止阀、燃料电池堆、第二截止阀、整车控制器和加速度传感器；整车控制器分别与加速度传感器、第一截止阀、第二截止阀、空压机电连接，用于当车辆的工况为怠速运行时，控制第一截止阀截止、第二截止阀截止，并控制空压机以第一转速运行；还用于当车辆的车速小于车速预设值，且持续时间大于预设时长，且燃料电池堆的加速度小于加速度预设值时，控制空压机以第二转速运行；其中，第一转速大于第二转速。当燃料电池系统怠速时，满足一定条件下可以以低于相关技术中的最低转速运转，降低了功耗，并且当燃料电池系统由怠速运行转换为正常运行时，可以快速转换。可以快速转换。可以快速转换。


技术研发人员：赵慧超 黄兴 赵洪辉 曲函师 丁天威 都京 曲禄成 郝志强 段盼 王宇鹏
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/30