燃料电池系统的功率控制方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统的功率控制方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着全球对碳排放的要求日益严苛，新能源汽车得到了迅猛发展，多个国家发布了禁售燃油车的时间。在国内因国家和地方政策的引导，新能源汽车得到了长足的发展。燃料电池汽车作为新能源汽车的重要组成部分，近年来也得到了快速的发展。
3.燃料电池汽车在推广过程中存在多个技术难题，如燃料电池系统在怠速工况下运行时，其怠速功率不仅需要满足系统本身部件消耗的功率，还需要满足对外输出的功率，但燃料电池系统在怠速工况下的功率基本都是固定的，无法满足整车控制器(vehicle control unit，vcu)的多种功率请求。


技术实现要素：

4.本技术的实施例提供了一种燃料电池系统的功率控制方法、装置、设备及存储介质，进而能够对燃料电池系统在怠速工况下的功率进行调节，以满足整车vcu的多种功率请求。
5.本技术的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
6.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种燃料电池系统的功率控制方法，所述燃料电池系统包括电堆、单片电压巡检器、直流变换器、空气压缩机和进堆截止阀，所述燃料电池系统的功率控制方法包括：
7.在所述燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；
8.根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流；
9.降低所述空气压缩机的目标转速；
10.根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；
11.在接收到关机指令或者所述当前需求功率不小于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式。
12.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度，包括：
13.将所述电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较；
14.在所述单片电压的最小值小于所述预设单片电压下限值的情况下，将所述进堆截止阀的目标开度设置为所述进堆截止阀的开度上限值；
15.在所述单片电压的最小值大于所述预设单片电压上限值的情况下，将所述进堆截
止阀的目标开度设置为所述进堆截止阀的开度下限值。
16.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流，包括：
17.从预设映射表中查找所述当前需求功率对应的电流，其中，所述预设映射表用于表征需求功率与电堆输出至直流变换器的电流之间的对应关系；
18.将所述目标电流设置为查找到的电流。
19.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述降低所述空气压缩机的目标转速，包括：
20.将所述目标转速设置为所述空气压缩机的最小转速。
21.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述燃料电池系统还包括背压阀和泄流阀，所述功率控制方法还包括：
22.将所述背压阀的目标开度设置为所述背压阀的最小开度；
23.将所述泄流阀的目标开度设置为第一预设值。
24.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述燃料电池系统还包括氢泵、用于调节空气压力和空气流量的pid控制器，所述功率控制方法还包括：
25.将所述pid控制器的pid控制参数设置为零；
26.控制所述氢泵的转速为第二预设值。
27.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述进入功率调节模式之前，所述功率控制方法还包括：
28.确定所述当前需求功率小于所述怠速功率持续的第一时间；
29.在所述第一时间大于或者等于第一预设时间的情况下，执行所述进入功率调节模式的步骤；
30.相应地，所述退出所述功率调节模式之前，所述功率控制方法还包括：
31.确定所述当前需求功率大于或者等于所述怠速功率持续的第二时间；
32.在所述第二时间大于或者等于第二预设时间的情况下，执行所述退出所述功率调节模式的步骤。
33.根据本技术实施例的第二方面，提供了一种燃料电池系统的功率控制装置，所述燃料电池系统包括电堆、单片电压巡检器、直流变换器、空气压缩机和进堆截止阀，所述燃料电池系统的功率控制装置包括：
34.功率调节开启单元，用于在所述燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；
35.目标电流确定单元，用于根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流；
36.目标转速确定单元，用于降低所述空气压缩机的目标转速；
37.目标开度确定单元，用于根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；
38.功率调节关闭单元，用于在接收到关机指令或者所述当前需求功率不小于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式。
39.根据本技术实施例的第三方面，提供了一种燃料电池系统的功率控制设备，所述
燃料电池系统的功率控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
40.根据本技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
41.在本技术中，通过在所述燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流；降低所述空气压缩机的目标转速；根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；在接收到关机指令或者所述当前需求功率不小于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式，实现了根据整车控制器的当前需求功率调节燃料电池系统在怠速工况下输出的功率，满足了整车控制器的多种功率需求，提高了燃料电池系统的适用性。
42.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
43.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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它的附图。在附图中：
44.图1为一个实施例中燃料电池系统的框架图；
45.图2为一个实施例中燃料电池系统的功率控制方法的流程示意图；
46.图3为另一个实施例中燃料电池系统的功率控制方法的流程示意图；
47.图4为图3中变量标定的示意图；
48.图5为一个实施例中燃料电池系统的功率控制方法的效果图；
49.图6为一个实施例中燃料电池系统的功率控制装置的结构框图；
50.图7为一个实施例中燃料电池系统的功率控制设备的内部结构图。
具体实施方式
51.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
52.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本技术的各方面。
53.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现
这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
54.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
55.需要注意的是，本技术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对象在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在图示或描述的那些以外的顺序实施。
56.本技术实施例提供的燃料电池系统的功率控制方法，可以应用于如图1所示的燃料电池系统中。其中，燃料电池系统可以包括控制器(fuel-cell control unit，fcu)、电堆、单片电压巡检器(cell voltage monitor，cvm)、空气流量计、中冷器、增湿器、调湿阀、进堆截止阀、出堆截止阀、背压阀、泄流阀、进氢阀、传感器、比例阀、氢泵、气液分离器、加热排氮阀、加热排水阀、传感器及高压部件，其中，高压部件可以包括直流变换器dc/dc、电流分配单元(power distribution unit，pdu)、正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient，ptc)、空压机(以下称空气压缩机)、水泵等，传感器可以包括压力传感器(p
h2
1、p
h2
2、p
h2
3)、温度和压力传感器(tair1/pair1、tair2/pair2)等。cvm设置在电堆的阳极，用于检测电堆的单片电压，pdu内设置有与空气压缩机连接的空压机控制器。fcu与vcu进行通信，以在燃料电池系统进入怠速工况后，获取vcu的当前需求功率，并根据当前需求功率控制电堆输出的功率。
57.上述燃料电池系统的工作原理为：空气经过滤后，经空气流量计、空气压缩机、中冷器、增湿器、调湿阀、进堆截止阀、压力和温度传感器tair1/pair1后进入电堆的阴极进行化学反应，反应完成后，经压力和温度传感器tair2/pair2、出堆截止阀、增湿器、背压阀和泄流阀后排出；氢气依次经进氢阀、压力传感器p
h2
1、比例阀、氢泵、压力传感器p
h2
2后进入电堆的阳极进行化学反应，反应完成后，经压力传感器p
h2
3、气液分离器、加热排氮阀、加热排水阀后排出；电堆输出的功率经dc/dc后进入pdu，为ptc、水泵、空气压缩机等提供功率。
58.目前，燃料电池系统进入怠速工况后，燃料电池系统输出的功率是固定值(即怠速功率)，本实施例在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率的情况下，通过控制电堆输出至直流变换器的目标电流、降低空气压缩机的目标转速、调节进堆截止阀的目标开度，实现了根据当前需求功率调节燃料电池系统输出的功率，能更好地响应vcu的功率需求。
59.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种燃料电池系统的功率控制方法，以该方法应用于图1中的fcu为例进行说明，该方法可以包括以下步骤：
60.步骤201，在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式。
61.其中，怠速功率指预先设定的燃料电池系统在怠速工况下的固定功率，其大小可以根据具体使用环境进行不同的设置，例如怠速功率可以设置为8kw。
62.应当理解的是，燃料电池系统在怠速工况下运行时，其怠速功率是固定的，燃料电池系统通常会控制电堆的电压在0.85v以下，以免电压长期处在高电位引起碳腐蚀，进而影响电堆的寿命以及燃料电池系统的性能。同时，燃料电池系统在怠速工况运行时，除去其系
统内部耗能零部件耗功，有时还需要对外输出功率，对于vcu长时间的怠速需求，燃料电池系统的对外输出功率较易充满动力电池的剩余容量(state-of-charge，soc)，当动力电池的soc超过soc上充限值时，会使得燃料电池系统停机，当动力电池的soc低于soc下充限值时，会导致燃料电池系统起机怠速运行，燃料电池系统长期处于怠速和停机两种状态，对系统寿命有较大影响。因此燃料电池系统怠速工况下的功率可控调节显得尤为重要。
63.当燃料电池系统对外输出功率大于0时，电堆输出的功率小于怠速功率，根据整车用电信息，燃料电池系统对外输出功率进行可调式怠速控制(如整车大灯耗功300w，或者收音机多媒体开启需耗能等)，无需动力电池补充放电；当燃料电池系统对外输出功率等于0时，电堆输出的功率刚好供系统耗能零部件消耗，对外无功率输出；当燃料电池系统对外输出功率小于0，比如电堆最小能输出的功率为500w(保证不处于电堆电压高单位能达到的最小功率)，耗能零部件功耗大于500w，这时对外输出功率小于0，动力电池需要对外放电，如此也避免了在怠速功率下，动力电池过充的问题。
64.在具体实现中，燃料电池系统响应于vcu的起机需求后，处于正常运行状态，在该状态下，燃料电池系统输出的功率在怠速功率和额定功率之间，并根据vcu的功率请求进行响应。当燃料电池系统已启动成功至怠速(状态为正常运行模式，输出的功率为怠速功率，对应的电堆电流为变量pwrmng_istkcurrenttgtidle_c)或者降载至怠速，并且获取到的vcu的当前需求功率小于怠速功率的情况下，进入功率调节模式。
65.当然，在进入功率调节模式之前，fcu还可以确定当前需求功率小于怠速功率持续的第一时间；在第一时间大于或者等于第一预设时间的情况下，执行进入功率调节模式的步骤。例如设置第一时间为5s，只有在当前需求功率持续5s或以上均小于怠速功率时，才进入功率调节模式。如此通过设置延时，可以避免燃料电池系统的运行状态频繁切换，提高了功率调节的稳定性。
66.步骤202，根据当前需求功率调节电堆输出至直流变换器的目标电流。
67.应当理解的是，fcu可以采用多种方式实现根据当前需求功率调节目标电流(对应的变量为pwrmng_i_minpower_c)。在一个示例中，fcu从预设映射表中查找当前需求功率对应的电流，其中，预设映射表用于表征需求功率与电堆输出至直流变换器的电流之间的对应关系；将目标电流设置为查找到的电流。通过查表的方式可以快速得到目标电流，提高了功率的调节效率。
68.步骤203，降低空气压缩机的目标转速。
69.空气压缩机是一种用以压缩气体的设备，大多数空气压缩机是往复活塞式，旋转叶片或旋转螺杆。在燃料电池系统中，空气压缩机用于为电堆的阴极反应提供高压空气，通过调节空气压缩机的目标转速，可以控制进堆的空气量。
70.具体地，fcu可以通过标定空气压缩机的转速来降低其目标转速。在一个示例中，fcu可以将目标转速设置为空气压缩机的最小转速，以尽量减少导入到阴极的空气量。
71.当然，fcu也可以同时标定背压阀的目标开度和泄流阀的目标开度，例如将背压阀的目标开度设置为背压阀的最小开度；将泄流阀的目标开度设置为第一预设值。在具体实现中，第一预设值可以是100，以保障空气压力可以泄放掉。
72.另外，当燃料电池系统还包括用于调节空气压力和空气流量的pid控制器时，fcu还可以将pid控制器的pid控制参数设置为零，以取消空气压力和空气流量的pid调节。fcu
还可以控制氢泵的转速为固定值，如第二预设值，而不是氢泵的转速跟随空气压缩机的转速而变化，以达到取消氢气压力跟随空气压力的目的。
73.通过将空气压缩机的目标转速设置为最小转速、背压阀的目标开度设置为最小开度、泄流阀的目标开度设置为固定值、取消空气压力和空气流量的pid调节、取消氢气压力跟随空气压力，可以减少空气量，降低电堆输出的功率。
74.步骤204，根据电堆的单片电压的最小值调节进堆截止阀的目标开度。
75.可以理解的是，电堆是由多片电芯组成的，单片电压巡检器可以采集每片电芯的电压(即单片电压)，并将单片电压发送至fcu，fcu从中筛选出单片电压的最小值，并根据单片电压的最小值调节进堆截止阀的目标开度。
76.具体地，fcu可以将电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较；在单片电压的最小值小于预设单片电压下限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度上限值；在单片电压的最小值大于预设单片电压上限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度下限值。
77.需要说明的是，空气压缩机在最小转速时，导入到阴极的空气量依然较大，此时可通过进堆截止阀来进行氧气含量的控制。通过进堆截止阀控制进堆空气流量，阴极侧氧气饥饿，降低电堆电压，同时进堆截止阀开度的大小根据单片电压的最小值进行设定，不仅实现了根据vcu的当前需求功率控制电堆输出的功率，而且实现了电堆输出的功率最小，避免了功率浪费。
78.步骤205，在接收到关机指令或者当前需求功率不小于怠速功率的情况下，退出功率调节模式。
79.由于vcu的需求功率是不断变化的，当fcu接收到vcu发送的关机指令，或者接收到的vcu的当前需求功率不小于怠速功率，则退出功率调节模式。在退出功率调节模式之前，fcu需要先进入怠速，状态切换为正常运行模式，再关机或响应vcu的当前需求功率。
80.在具体实现中，在退出功率调节模式之前，fcu还可以确定当前需求功率大于或者等于怠速功率持续的第二时间；在第二时间大于或者等于第二预设时间的情况下，执行退出功率调节模式的步骤。例如设置第二时间为5s，只有在当前需求功率持续5s或以上均不小于怠速功率时，才退出功率调节模式。如此通过设置延时，可以避免燃料电池系统的运行状态频繁切换，提高了功率调节的稳定性。
81.本实施例通过在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；根据当前需求功率调节电堆输出至直流变换器的目标电流；降低空气压缩机的目标转速；根据电堆的单片电压的最小值调节进堆截止阀的目标开度；在接收到关机指令或者当前需求功率不小于怠速功率的情况下，退出功率调节模式，实现了根据整车控制器的当前需求功率调节燃料电池系统在怠速工况下输出的功率，满足了整车控制器的多种功率需求，提高了燃料电池系统的适用性。
82.图3为另一个实施例中燃料电池系统的功率控制方法的流程示意图，如图3所示，燃料电池系统的功率控制方法可以包括以下步骤：
83.步骤301，在燃料电池系统进入怠速工况、整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率且持续第一时间的情况下，进入功率调节模式。
84.步骤302，根据当前需求功率设置电堆输出至直流变换器的目标电流。
85.步骤303，取消空气压力和空气流量的pid调节，并取消氢气压力跟随空气压力。
86.步骤304，将目标转速设置为空气压缩机的最小转速，将背压阀的目标开度设置为背压阀的最小开度，将泄流阀的目标开度设置为第一预设值。
87.步骤305，将电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较。
88.步骤306，在单片电压的最小值小于预设单片电压下限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度上限值。
89.步骤307，在单片电压的最小值大于预设单片电压上限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度下限值。
90.步骤308，在接收到关机指令或者当前需求功率不小于怠速功率且持续第二时间的情况下，退出功率调节模式。
91.图4为图3中变量标定的示意图，本实施例中需要标定的变量有：第一时间和第二时间fcsm_ti_minpowerdb_c、目标电流pwrmng_i_minpower_c、背压阀的目标开度air_rbpvcrlmin_c、空气压缩机的目标转速air_rcmpmin_c、泄流阀的目标开度air_r_bypassminpower_c、预设单片电压下限值cvmve_u_cellvminpowermin、进堆截止阀的开度上限值sov_r_minpowermax、预设单片电压上限值cvmve_u_cellvminpowermax、进堆截止阀的开度下限值sov_r_minpowermin。
92.在一个示例中，第一时间和第二时间fcsm_ti_minpowerdb_c均可以设置为500，目标电流pwrmng_i_minpower_c可以设置为10，泄流阀的目标开度air_r_bypassminpower_c可以设置为100，预设单片电压上限值cvmve_u_cellvminpowermax可以设置为1450，预设单片电压下限值cvmve_u_cellvminpowermin可以设置为1300，进堆截止阀的开度上限值sov_r_minpowermax可以设置为8，进堆截止阀的开度下限值sov_r_minpowermin可以设置为5。
93.在具体实现中，以怠速功率为8kw、第一时间和第二时间是500分秒，正常运行模式下状态机对应的值是17，功率调节模式下状态机对应的值是20为例，燃料电池系统上电后，如果输出的功率为8kw，状态机对应的值为17，vcu的当前需求功率小于8kw且持续500分秒或以上，燃料电池系统进入功率调节模式，其状态机对应的值是20。
94.fcu根据当前需求功率从预设映射表中进行查找，将电堆输出至直流变换器的目标电流设置为查找得到的电流10，设置泄流阀的目标开度air_r_bypassminpower_c为100、空气压缩机的目标转速air_rcmpmin_c为最小转速、背压阀目标开度air_rbpvcrlmin_c为最小开度、预设单片电压上限值cvmve_u_cellvminpowermax为1450、预设单片电压下限值cvmve_u_cellvminpowermin为1300、进堆截止阀的开度上限值sov_r_minpowermax为8、进堆截止阀的开度下限值sov_r_minpowermin为5，如果单片电压的最小值小于1300，则设置进堆截止阀的目标开度为8，如果单片电压的最小值大于1450，则设置进堆截止阀的目标开度为5。
95.如果vcu的当前需求功率不小于8kw且持续500分秒或以上，或者vcu发送关机指令且持续500分秒或以上，则将状态机对应的值切换到17，燃料电池系统退出功率调节模式。
96.图5为一个实施例中燃料电池系统的功率控制方法的效果图，如图5所示，当燃料电池系统的状态机对应的值从17跳转到20，即进入功率调节模式后，单片电压的最小值cvmve_u_cellvoltmin为1.514，大于预设单片电压上限值1.450，设置进堆截止阀的目标开
度sov_targetposition为5后，电堆输出的功率从8kw调节至1.9kw左右。
97.本实施例中，通过上述方案实现了燃料电池系统在怠速工况下的最小功率根据vcu的需求功率进行调节，提高了燃料电池系统的寿命，同时增强了燃料电池系统的适用性。
98.应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
99.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种燃料电池系统的功率控制装置，如图6所示，燃料电池系统包括电堆、单片电压巡检器、直流变换器、空气压缩机和进堆截止阀，燃料电池系统的功率控制装置包括：功率调节开启单元601，用于在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；目标电流确定单元602，用于根据当前需求功率调节电堆输出至直流变换器的目标电流；目标转速确定单元603，用于降低空气压缩机的目标转速；目标开度确定单元604，用于根据电堆的单片电压的最小值调节进堆截止阀的目标开度；功率调节关闭单元605，用于在接收到关机指令或者当前需求功率不小于怠速功率的情况下，退出功率调节模式。
100.在一个实施例中，目标开度确定单元604，还用于将电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较；在单片电压的最小值小于预设单片电压下限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度上限值；在单片电压的最小值大于预设单片电压上限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度下限值。
101.在一个实施例中，目标电流确定单元602，还用于从预设映射表中查找当前需求功率对应的电流，其中，预设映射表用于表征需求功率与电堆输出至直流变换器的电流之间的对应关系；将目标电流设置为查找到的电流。
102.在一个实施例中，目标转速确定单元603，还用于将目标转速设置为空气压缩机的最小转速。
103.在一个实施例中，目标开度确定单元604，还用于将背压阀的目标开度设置为背压阀的最小开度；将泄流阀的目标开度设置为第一预设值。
104.在一个实施例中，燃料电池系统的功率控制装置还包括气体控制单元(图未示)，用于将pid控制器的pid控制参数设置为零；控制氢泵的转速为第二预设值。
105.在一个实施例中，燃料电池系统的功率控制装置还包括延时单元(图未示)，用于确定当前需求功率小于怠速功率持续的第一时间；在第一时间大于或者等于第一预设时间的情况下，执行进入功率调节模式的步骤；以及确定当前需求功率大于或者等于怠速功率持续的第二时间；在第二时间大于或者等于第二预设时间的情况下，执行退出功率调节模式的步骤。
106.上述燃料电池系统的功率控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及
其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
107.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种燃料电池系统的功率控制设备。图7为一个实施例中燃料电池系统的功率控制设备的内部结构图，如图7所示，燃料电池系统的功率控制设备包括一个或多个存储器704、一个或多个处理器702及存储在存储器704上并可在处理器702上运行的至少一条计算机程序(程序代码)，处理器702执行计算机程序时实现如前的燃料电池系统的功率控制方法。
108.其中，在图7中，总线架构(用总线700来代表)，总线700可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线700将包括由处理器702代表的一个或多个处理器和存储器704代表的存储器的各种电路链接在一起。总线700还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口705在总线700和接收器701和发送器703之间提供接口。接收器701和发送器703可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其它装置通信的单元。处理器702负责管理总线700和通常的处理，而存储器704可以被用于存储处理器702在执行操作时所使用的数据。
109.本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的燃料电池系统的功率控制设备的限定，具体的燃料电池系统的功率控制设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
110.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
111.在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；
112.根据当前需求功率调节电堆输出至直流变换器的目标电流；
113.降低空气压缩机的目标转速；
114.根据电堆的单片电压的最小值调节进堆截止阀的目标开度；
115.在接收到关机指令或者当前需求功率不小于怠速功率的情况下，退出功率调节模式。
116.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较；在单片电压的最小值小于预设单片电压下限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度上限值；在单片电压的最小值大于预设单片电压上限值的情况下，将进堆截止阀的目标开度设置为进堆截止阀的开度下限值。
117.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：从预设映射表中查找当前需求功率对应的电流，其中，预设映射表用于表征需求功率与电堆输出至直流变换器的电流之间的对应关系；将目标电流设置为查找到的电流。
118.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将目标转速设置为空气压缩机的最小转速。
119.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将背压阀的目标开度设置为背压阀的最小开度；将泄流阀的目标开度设置为第一预设值。
120.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将pid控制器的pid控制参数设置为零；控制氢泵的转速为第二预设值。
121.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定当前需求功率小于怠速功率持续的第一时间；在第一时间大于或者等于第一预设时间的情况下，执行进入功率调节模式的步骤。
122.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定当前需求功率大于或者等于怠速功率持续的第二时间；在第二时间大于或者等于第二预设时间的情况下，执行退出功率调节模式的步骤。
123.本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本技术及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
124.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
125.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
126.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
127.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆、单片电压巡检器、直流变换器、空气压缩机和进堆截止阀，所述燃料电池系统的功率控制方法包括：在所述燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流；降低所述空气压缩机的目标转速；根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；在接收到关机指令或者所述当前需求功率不小于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度，包括：将所述电堆的单片电压的最小值分别与预设单片电压下限值和预设单片电压上限值进行比较；在所述单片电压的最小值小于所述预设单片电压下限值的情况下，将所述进堆截止阀的目标开度设置为所述进堆截止阀的开度上限值；在所述单片电压的最小值大于所述预设单片电压上限值的情况下，将所述进堆截止阀的目标开度设置为所述进堆截止阀的开度下限值。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流，包括：从预设映射表中查找所述当前需求功率对应的电流，其中，所述预设映射表用于表征需求功率与电堆输出至直流变换器的电流之间的对应关系；将所述目标电流设置为查找到的电流。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述降低所述空气压缩机的目标转速，包括：将所述目标转速设置为所述空气压缩机的最小转速。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括背压阀和泄流阀，所述功率控制方法还包括：将所述背压阀的目标开度设置为所述背压阀的最小开度；将所述泄流阀的目标开度设置为第一预设值。6.根据权利要求1所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括氢泵、用于调节空气压力和空气流量的pid控制器，所述功率控制方法还包括：将所述pid控制器的pid控制参数设置为零；控制所述氢泵的转速为第二预设值。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的燃料电池系统的功率控制方法，其特征在于，所述进入功率调节模式之前，所述功率控制方法还包括：确定所述当前需求功率小于所述怠速功率持续的第一时间；在所述第一时间大于或者等于第一预设时间的情况下，执行所述进入功率调节模式的步骤；
相应地，所述退出所述功率调节模式之前，所述功率控制方法还包括：确定所述当前需求功率大于或者等于所述怠速功率持续的第二时间；在所述第二时间大于或者等于第二预设时间的情况下，执行所述退出所述功率调节模式的步骤。8.一种燃料电池系统的功率控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆、单片电压巡检器、直流变换器、空气压缩机和进堆截止阀，所述燃料电池系统的功率控制装置包括：功率调节开启单元，用于在所述燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；目标电流确定单元，用于根据所述当前需求功率调节所述电堆输出至所述直流变换器的目标电流；目标转速确定单元，用于降低所述空气压缩机的目标转速；目标开度确定单元，用于根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；功率调节关闭单元，用于在接收到关机指令或者所述当前需求功率不小于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式。9.一种燃料电池系统的功率控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种燃料电池系统的功率控制方法、装置、设备及存储介质，燃料电池系统的功率控制方法包括：在燃料电池系统进入怠速工况且整车控制器的当前需求功率小于所述燃料电池系统的怠速功率的情况下，进入功率调节模式；根据所述当前需求功率调节输入至所述直流变换器的目标电流；降低所述空气压缩机的目标转速；根据所述电堆的单片电压的最小值调节所述进堆截止阀的目标开度；在所述当前需求功率大于或者等于所述怠速功率的情况下，退出所述功率调节模式。通过本申请的技术方案能够根据整车控制器的当前需求功率调节燃料电池系统在怠速工况下输出的功率，满足了整车控制器的多种功率需求，提高了燃料电池系统的适用性。提高了燃料电池系统的适用性。提高了燃料电池系统的适用性。


技术研发人员：何特立 马义 宫熔 张明凯 胡克容
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/7