燃料电池系统的怠速控制方法及相关设备与流程

1.本说明书实施例涉及燃料电池系统的技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统的怠速控制方法及相关设备。

背景技术：

2.燃料电池系统在启动之后，如果车辆没有下达行驶指令，或者车辆因红灯以及交通拥堵等原因临时停车时，燃料电池系统无需对车辆进行功率输出，会进入怠速运行工况。

3.燃料电池系统在怠速运行工况下，电堆存在最小输出功率。现有技术通常控制加热器运行，来消耗燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率。

4.目前，当燃料电池系统中没有设置加热器时，或者当燃料电池系统中加热器因故障不能够运行时，电堆的最小输出功率无法被消耗，从而导致燃料电池系统对车辆的输出功率不能够降低，影响电堆的使用寿命，降低燃料电池系统的运行可靠性。

技术实现要素：

5.本说明书实施例旨在解决在加热器故障时，燃料电池系统的最小输出功率无法被消耗这一技术问题。

6.本说明书实施例提供一种燃料电池系统的怠速控制方法及相关设备。

7.第一方面，本说明书实施例提供了一种燃料电池系统的怠速控制方法，包括：判断燃料电池系统是否处于怠速运行工况；当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，以减小燃料电池系统的净输出功率；其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。

8.可选的，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，包括：当燃料电池系统处于怠速运行工况时，判断加热器是否处于运行状态；当加热器处于运行状态时，控制加热器的运行功率增大；当加热器处于非运行状态时，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大。

9.可选的，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，还包括：当加热器处于运行状态时，获取电堆的温度；判断电堆的温度是否大于或等于预设温度；当电堆的温度大于或等于预设温度时，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大。

10.可选的，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：控制散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大；获取燃料电池系统的净输出功率；判断燃料电池系统的净输出功率是否大于设定阈值；当燃料电池系统的净输出功率大于设定阈值时，制空气压缩机的运行功率增大。

11.可选的，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：控制空气压缩机的转速增大，和/或，控制散热风扇的

转速增大，和/或，控制水泵的转速增大，和/或，控制氢泵的转速增大。

12.可选的，燃料电池系统包括散热器，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，还包括：当电堆的温度大于或等于预设温度时，控制散热器与加热器换热；其中，预设温度在0摄氏度至40摄氏度之间。

13.可选的，燃料电池系统包括泄压阀和背压阀，控制空气压缩机的转速增大之后，还包括：调节泄压阀和/或背压阀的开度。

14.第二方面，本说明书实施例提供了一种燃料电池系统的怠速控制装置，包括：判断单元，判断单元用于判断燃料电池系统是否处于怠速运行工况；控制单元，控制单元用于当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，以减小燃料电池系统的净输出功率；其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。

15.第三方面，本说明书实施例提供了一种电子设备，包括处理器，存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现上述第一方面的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤。

16.第四方面，本说明书实施例提供一种可读存储介质，存储介质存储有程序，程序被执行时，能够实现如上述第一方面的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤。

17.本说明书实施例有益效果如下：

18.本说明书实施例在燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，也即是控制加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大，从而根据燃料电池系统的需求，控制不同的耗能设备运行，也即是通过不同的耗能设备来消耗燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率，从而降低燃料电池系统在怠速运行工况下的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，延长电堆的使用寿命，提高燃料电池系统的怠速控制方法的灵活性。

附图说明

19.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

20.图1为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤流程图之一；

21.图2为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤流程图之二；

22.图3为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤流程图之三；

23.图4为本技术提供的一种实施例的加热器最大运行功率变化曲线示意图；

24.图5为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤流程图之四；

25.图6为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制装置结构示意图；

26.图7为本技术提供的一种实施例的电子设备结构示意框图；

27.图8为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的结构示意图之一；

28.图9为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法步骤流程图之五；

29.图10为本技术提供的一种实施例的空气压缩机运行功率变化示意图；

30.图11为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的结构示意图之二；

31.图12为本技术提供的一种实施例的燃料电池系统的怠速控制方法步骤流程图之六。

32.其中，图6至图8和图11中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

33.100：燃料电池系统，102：背压阀，104：泄压阀，106：比例阀，108：排氢阀，110：电堆，112：温压传感器，114：控制阀，120：空气压缩机，140：气液分离器，150：氢泵，160：水泵，170：控制器，180：散热器，210：判断单元，220：控制单元，310：存储器，320：处理器。

具体实施方式

34.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

35.第一方面，本技术实施例提供了一种燃料电池系统的怠速控制方法，实施过程可如图1所示，该方法包括以下步骤：

36.步骤s101，判断燃料电池系统是否处于怠速运行工况；

37.步骤s102，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，以减小燃料电池系统的净输出功率。

38.其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。

39.可以理解地，燃料电池系统在启动之后，车辆没有对燃料电池系统下达行驶指令时，或者车辆由于红灯以及交通拥堵等原因临时停车时，燃料电池系统无需对车辆进行功率输出，进入怠速运行工况。

40.在一些示例中，可以根据车辆的运行状态，来确定燃料电池系统是否进入怠速运行工况，也可以根据燃料电池系统的运行状态，来确定燃料电池系统是否进入怠速运行工况，提高燃料电池系统的怠速控制方法的灵活性。

41.可以理解地，燃料电池系统的净输出功率为电堆的输出功率与耗能设备运行功率的差值。

42.当燃料电池系统进入怠速运行工况时，电堆存在最小输出功率。而燃料电池系统在怠速运行工况下，无需对车辆进行功率输出，从而需要增大耗能设备的运行功率，来消耗电堆的最小输出功率，使得燃料电池系统的净输出功率能够降低，也即是降低了燃料电池系统对于车辆的输出功率。

43.在一些示例中，通过增大耗能设备的运行功率，可以将燃料电池系统的净输出功率降为零，也即是使得燃料电池系统在怠速运行工况下对于车辆的输出功率能够为零，进一步提高燃料电池系统在怠速运行工况下的可靠性。

44.其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一，从而

根据燃料电池系统的不同需求，能够控制不同的耗能设备运行，使得电堆的最小输出功率能够被消耗，降低燃料电池系统在怠速运行工况下的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，从而延长电堆的使用寿命，提高燃料电池系统的怠速控制方法的灵活性。

45.在一些示例中，如图2所示，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，包括：

46.步骤s201，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，判断加热器是否处于运行状态；

47.步骤s202，当加热器处于运行状态时，控制加热器的运行功率增大；

48.步骤s203，当加热器处于非运行状态时，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大。当燃料电池系统处于怠速运行工况时，首先判断加热器是否处于运行状态。当加热器处于运行状态时，控制加热器的运行功率增大。可以理解地，由于加热器最大运行功率较大，从而通过增大加热器的运行功率来消耗电堆的最小输出功率，能够降低燃料电池系统的净输出功率，提高燃料电池系统的运行可靠性。

49.当加热器处于非运行状态时，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大。具体地，空气压缩机用于压缩空气，散热风扇用于为燃料电池系统散热，水泵用于驱动燃料电池系统中的冷媒循环，氢泵用于驱动燃料电池系统中的氢气循环。

50.可以理解地，加热器处于非运行状态，可以为加热器因为故障等原因处于非运行状态，也可以为燃料电池系统不包括加热器。

51.加热器处于非运行状态时，燃料电池系统无法通过加热器来消耗电堆的最小输出功率。从而，控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大，消耗燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率，提高燃料电池系统的运行可靠性。

52.可以理解地，在加热器处于非运行状态时，可以控制水泵、氢泵或者散热风扇等设备的运行功率增大，之后判断电堆的最小输出功率是否被完全消耗。如果电堆的最小输出功率能够被完全消耗，则保持空气压缩机的运行功率不变，如果电堆的最小输出功率不能够被完全消耗，则控制空气压缩机的运行功率增大。

53.通过电堆最小输出功率被消耗的情况，控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大，实现了根据燃料电池系统的净输出功率控制耗能设备的运行状态，降低燃料电池系统的能耗，进一步提高燃料电池系统的运行可靠性。通过在加热器处于运行状态时，增大加热器的运行功率，而在加热器处于非运行状态时，增大空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率，实现了燃料电池系统根据加热器的运行状态，控制不同的耗能设备的运行功率增大，来消耗电堆的最小输出功率，进一步确保了电堆的最小输出功率能够被消耗，提高了燃料电池系统的运行可靠性以及使用灵活性，同时还能够降低燃料电池系统的能耗，提高燃料电池系统的使用性能。

54.在一些示例中，如图3所示，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，还包括：

55.步骤s301，当加热器处于运行状态时，获取电堆的温度；

56.步骤s302，判断电堆的温度是否大于或等于预设温度；

57.步骤s303，当电堆的温度大于或等于预设温度时，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大。可以理解地，加热器通过冷媒与电堆进行换热。电堆的温度越高，电堆内流出的冷媒温度越高，从而流入加热器内的冷媒温度越高，如图4所示，加热器的最大运行功率也就越低。

58.当加热器处于运行状态时，获取电堆的温度，并且判断电堆的温度是否大于或等于预设温度。当电堆的温度大于或等于预设温度时，加热器的最大运行功率较低，无法完全消电堆的最小输出功率，故而在电堆的温度大于预设温度时，需要控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大，进一步消耗电堆的最小输出功率，降低燃料电池系统的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，从而延长电堆的使用寿命，提高燃料电池系统的运行可靠性。

59.可以理解地，在电堆的温度大于或等于预设温度时，可以控制水泵、氢泵或者散热风扇等设备的运行功率增大，之后判断电堆的最小输出功率是否完全被消耗。如果电堆的最小输出功率能够被完全消耗，则保持空气压缩机的运行功率不变，如果电堆的最小输出功率不能够被完全消耗，则控制空气压缩机的运行功率增大。

60.通过电堆最小输出功率被消耗的情况，控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大，实现了根据燃料电池系统的净输出功率控制耗能设备的运行状态，降低了燃料电池系统的能耗，进一步提高燃料电池系统的运行可靠性。

61.通过在电堆温度大于或等于预设温度时，控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵的中至少之一的运行功率增大，避免电堆温度升高导致加热器最大运行功率降低时，电堆的最小输出功率不能够被加热器完全消耗，进一步提高了燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，提高燃料电池系统的运行可靠性，同时还能够降低燃料电池系统的能耗，提高燃料电池系统的使用性能。可以理解地，当电堆的温度小于预设温度时，可以控制加热器的运行功率增大，而控制空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵的运行功率不变，进一步降低燃料电池系统的能耗。

62.在一些示例中，如图5所示，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：

63.步骤s401，控制散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大；

64.步骤s402，获取燃料电池系统的净输出功率；

65.步骤s403，判断燃料电池系统的净输出功率是否大于设定阈值；

66.步骤s404，当燃料电池系统的净输出功率大于设定阈值时，制空气压缩机的运行功率增大。

67.控制散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大之后，获取燃料电池系统的净输出功率。判断此时燃料电池系统的净输出功率是否大于设定阈值，可以理解地，设定阈值可以为0千瓦。

68.如果燃料电池系统的净输出功率大于设定阈值，则说明增大散热风扇、水泵和氢泵的运行功率不能够完全消耗电堆的最小输出功率，需要控制空气压缩机的运行功率增大，进一步消耗电堆的最小输出功率，使得燃料电池系统的净输出功率能够继续减小。

69.可以理解地，当然燃料电池系统的净输出功率小于或等于设定阈值时，则说明通

过增大散热风扇、水泵和氢泵的运行功率即可消耗电堆统的最小输出功率，从而无需控制空气压缩机的运行功率增大，降低燃料电池系统的能耗。

70.通过控制控制散热风扇、水泵和氢泵中至少之一的运行功率增大之后，判断燃料电池系统的净输出功率与设定阈值的关系，从而控制空气压缩机的运行状态，实现了根据燃料电池系统的净输出功率，控制耗能设备的运行状态，进一步降低了燃料电池系统的功耗，提高了燃料电池系统的运行可靠性。

71.在一些示例中，控制空气压缩机的运行功率、散热风扇的运行功率、水泵的运行功率和氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：控制空气压缩机的转速增大，和/或，控制散热风扇的转速增大，和/或，控制水泵的转速增大，和/或，控制氢泵的转速增大。

72.通过增大空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵的转速，来增大空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵的运行功率，易于控制，提高了燃料电池系统的响应速度，并且通过调节空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵的不同转速，还能够增大耗能设备不同的运行功率，满足燃料电池系统不同的运行需求，提高燃料电池系统的怠速控制方法的灵活性。

73.在一些示例中，燃料电池系统包括散热器，当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，还包括：

74.当电堆的温度大于或等于预设温度时，控制散热器与加热器换热；

75.其中，预设温度在0摄氏度至40摄氏度之间。

76.可以理解地，在电堆的温度大于或等于预设温度时，控制散热器与加热器换热，从而降低加热器的温度，也即是降低了电堆的温度，增大加热器的最大运行功率，增强加热器对于电堆最小输出功率的消耗效果，降低燃料电池系统的净输出功率。

77.通过在电堆的温度大于或等于预设温度时，控制散热器与加热器换热，从而降低加热器的温度，提高加热器的最大运行功率，使得燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率能够被消耗，提高燃料电池系统的运行可靠性。

78.可以理解地，可以根据燃料电池系统不同的运行需求，设置不同的预设温度。在一些示例中，预设温度可以为25摄氏度，30摄氏度或者35摄氏度。

79.通过设置预设温度在0摄氏度至40摄氏度之间，使得散热器能够及时与加热器进行换热，避免了加热器因为温度过高而损坏，同时也避免了加热器的最大运行功率过低，无法完全消耗电堆的最小输出功率，进一步提高了燃料电池系统的运行可靠性。

80.在一些示例中，燃料电池系统包括泄压阀和背压阀，控制空气压缩机的转速增大之后，还包括：调节泄压阀和/或背压阀的开度。

81.燃料电池系统引包括泄压阀和背压阀，可以理解地，泄压阀和背压阀与空气压缩机的出口连接，用于调节空气压缩机出口的流量和压力。

82.可以理解地，控制空气压缩机的转速增大之后，空气压缩机出口的流量和压力均增大。从而调节泄压阀和/或背压阀的开度，能够减小空气压缩机出口的压力，使得空气排出燃料电池系统，避免因空气压缩机出口的流量和压力过大，而影响燃料电池系统的正常运性，进一步提高了燃料电池系统的运行可靠性。

83.在一些示例中，可以根据燃料电池系统的运行需求，调节泄压阀和/背压阀的开度，使得空气压缩机出口的空气流量和压力能够满足电堆的使用需求，提高了燃料电池系统的怠速控制方法的适用性。

84.第二方面，如图6所示，基于上述方法的同一发明构思，本说明书实施例提供一种燃料电池系统的怠速控制装置，实现的功能和效果如上述第一方面的燃料电池系统的怠速控制方法，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

85.具体地，燃料电池系统的怠速控制装置包括判断单元210和控制单元220。判断单元210用于判断燃料电池系统是否处于怠速运行工况。控制单元220用于当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，以减小燃料电池系统的净输出功率。其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。

86.第三方面，如图7所示，基于与前述燃料电池系统的怠速控制方法同样的发明构思，本说明书实施例提供了一种电子设备，包括处理器320，存储器310及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的程序或指令，程序或指令被处理器320执行时实现如上述第一方面的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

87.第四方面，基于与前述燃料电池系统的怠速控制方法同样的发明构思，本说明书实施例提供了一种可读存储介质，存储介质存储有程序，程序被执行时，能够实现如上述第一方面的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

88.本技术一个具体实施例提供了一种燃料电池系统的怠速控制方法。如图8所示，燃料电池系统100为氢氧燃料电池系统，氢气和氧气在电堆110内反应，从而产生电能。具体地，燃料电池系统100包括空气系统和氢气系统。

89.空气系统包括空气进气支路和空气排气支路，空气进气支路用于向电堆110内输入空气，空气排气支路用于排出电堆110内的空气。空气压缩机120设置在空气进气支路上，外界空气被空气压缩机120压缩之后，流入电堆110。背压阀102设置在空气排气支路上，用于控制空气排气支路的流量。泄压阀104连接空气进气支路和空气排气支路，使得空气压缩机120排出的空气能够经由泄压阀104直接流向空气排气支路，最后排出燃料电池系统100，无需流经电堆110，实现了对于输入电堆110的空气流量的灵活控制。

90.在一些示例中，泄压阀104可以为单向阀，沿空气进气支路至空气排气支路的方向单向导通，避免空气排气支路的空气经由泄压阀104流回空气进气支路。

91.氢气系统包括氢气进气支路和氢气排气支路。氢气进气支路用于向电堆110内输入氢气，氢气排气支路用于排出电堆110内的氢气、氮气和杂质等。可以理解地，杂质为氢气和氧气反应生成的水。

92.比例阀106设置在氢气进气支路上，用于控制氢气的进气流量。排氢阀108设置在氢气排气支路上，用于控制氢气排气支路的流量。气液分离器140设置在氢气排气支路上，用于分离氢气排气支路排出的气体和杂质。氢气系统还包括氢气循环支路，氢气循环支路连接氢气进气支路和氢气排气支路。氢泵150设置在氢气循环支路上，气液分离器140分离出的气体在氢泵150的驱动作用下，重新进入电堆110内，实现了氢气的循环利用。可以理解地，排氢阀108开启时，气液分离器140分离出的杂质经由排氢阀108排出燃料电池系统100。

93.燃料电池系统100还包括水泵160、控制阀114、加热器130和散热器180。水泵160用于驱动冷媒在冷媒管路中循环。控制阀114用于控制冷媒的流动路径，从而使得散热器180能够与电堆110和/或加热器130换热。

94.在一些示例中，燃料电池系统100还包括至少一个温压传感器112，至少一个温压传感器112用于检测空气、氢气或者冷媒的温度以及压力。

95.在一些示例中，燃料电池系统100还包括控制器170，控制器170与空气压缩机120、背压阀102、泄压阀104、电堆110、比例阀106、排氢阀108、氢泵150、温压传感器112、水泵160、加热器130、控制阀114等装置电连接，实现对于燃料电池系统100的自动控制。

96.如图9所示，燃料电池系统的怠速控制方法包括：

97.步骤s501，当燃料电池系统进入怠速运行工况时，检测流入电堆内的冷媒的温度；

98.步骤s502，判断流入电堆内的冷媒温度是否小于预设温度；

99.如果是，则执行步骤s503，如果否，则执行步骤s504；

100.步骤s503，控制加热器的运行功率增大；

101.步骤s504，控制加热器的运行功率增大，控制水泵的转速增大，控制散热风扇的转速增大，控制氢泵的转速增大，控制空气压缩机的转速增大；

102.步骤s505，调节泄压阀和/或背压阀的开度；

103.步骤s506，判断电堆的最小输出功率是否被完全消耗；

104.如果否，则重复执行上述步骤s501。

105.具体地，在燃料电池系统进入怠速运行工况时，获取流入电堆内的冷媒温度。如图4所示，流入电堆内的冷媒温度越高，电堆的温度越高，加热器的最大运行功率越低。

106.当流入电堆内的冷媒温度小于预设温度时，增大加热器的运行功率，通过加热器的运行功率即可消耗电堆的最小输出功率，降低燃料电池系统的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下输出功率的稳定性。

107.当流入电堆内的冷媒温度大于或等于预设温度时，加热器的最大运行功率降低，从而无法完全消耗电堆的最小输出功率。此时，不仅控制加热器的运行功率增大，同时还控制水泵的转速增大，控制散热风扇的转速增大，控制氢泵的转速增大，控制空气压缩机的转速增大，使得加热器、水泵、散热风扇、氢泵和空气压缩机的运行功率均增大，提高对于电堆最小输出功率的消耗效果，进一步提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性。

108.在一些示例中，当流入电堆内的冷媒温度大于或等于预设温度时，通过调节控制阀的导通状态，使得散热器能够与加热器和电堆进行换热，从而降低流入电堆内的冷媒温度，增大加热器的最大运行功率，进一步确保了燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率能够被消耗，提高燃料电池系统的运行可靠性。

109.此外，控制水泵的转速增大，不仅仅能够增大水泵的运行功率，还能够增大流入散热器内冷媒的流量，进一步提高散热器对于电堆和加热器的散热效果，降低流入电堆内的冷媒温度，提高加热器的最大运行效率。

110.可以理解地，增大空气压缩机的转速时，空气压缩机出口的空气流量和压力均增大。如图10所示，a点为空气压缩机初始状态下，空气压缩机出口的流量与压力值的对应关系。空气压缩机的转速增大，如果此时背压阀的开度较大，则空气压缩机出口的流量较大，压力较低，空气压缩机的运行点变化至b点。如果此时背压阀的开度较小，则空气压缩机出口的流量较小，压力较大，则空气压缩机的运行点变化至c点。

111.调节背压阀的开度，使得空气压缩机的运行点由b点或者c点变化至d点，同时调节

泄压阀的开度，使得空气压缩机的运行点由d点变化至e点。沿着等功率线的功率增加方向可知，空气压缩机由初始运行点a变化至e时，运行功率增大。

112.在一些示例中，如图11所示，燃料电池系统100中不包括加热器130。

113.如图12所示，燃料电池系统的怠速控制方法包括：

114.步骤s601，当燃料电池系统进入怠速运行工况时，控制水泵的转速增大，控制散热风扇的转速增大，控制氢泵的转速增大，控制空气压缩机的转速增大；

115.步骤s602，判断电堆的最小输出功率是否被完全消耗；

116.如果否，则重复执行上述步骤s601。

117.具体地，在燃料电池系统不包括加热器时，可以通过增大水泵转速、散热风扇转速、氢泵转速以及空气压缩机转速的方式，来消电堆的最小输出功率，降低燃料电池系统的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，同时无需设置加热器，降低燃料电池系统成本。

118.本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的设备。

119.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令设备的制造品，该指令设备实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

120.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

121.尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。

122.显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。技术特征：

1.一种燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，包括：判断所述燃料电池系统是否处于怠速运行工况；当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，控制所述耗能设备的运行功率增大，以减小所述燃料电池系统的净输出功率；其中，所述耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，控制所述耗能设备的运行功率增大，包括：当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，判断所述加热器是否处于运行状态；当所述加热器处于运行状态时，控制所述加热器的运行功率增大；当所述加热器处于非运行状态时，控制所述空气压缩机的运行功率、所述散热风扇的运行功率、所述水泵的运行功率和所述氢泵的运行功率中至少之一增大。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，控制所述耗能设备的运行功率增大，还包括：当所述加热器处于运行状态时，获取电堆的温度；判断所述电堆的温度是否大于或等于预设温度；当所述电堆的温度大于或等于所述预设温度时，控制所述空气压缩机的运行功率、所述散热风扇的运行功率、所述水泵的运行功率和所述氢泵的运行功率中至少之一增大。4.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述控制所述空气压缩机的运行功率、所述散热风扇的运行功率、所述水泵的运行功率和所述氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：控制所述散热风扇的运行功率、所述水泵的运行功率和所述氢泵的运行功率中至少之一增大；获取所述燃料电池系统的净输出功率；判断所述燃料电池系统的净输出功率是否大于设定阈值；当所述燃料电池系统的净输出功率大于所述设定阈值时，制所述空气压缩机的运行功率增大。5.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述控制所述空气压缩机的运行功率、所述散热风扇的运行功率、所述水泵的运行功率和所述氢泵的运行功率中至少之一增大，包括：控制所述空气压缩机的转速增大，和/或，控制所述散热风扇的转速增大，和/或，控制所述水泵的转速增大，和/或，控制所述氢泵的转速增大。6.根据权利要求3所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括散热器，所述当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，控制所述耗能设备的运行功率增大，还包括：当所述电堆的温度大于或等于预设温度时，控制所述散热器与所述加热器换热；其中，所述预设温度在0摄氏度至40摄氏度之间。7.根据权利要求5所述的燃料电池系统的怠速控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括泄压阀和背压阀，所述控制所述空气压缩机的转速增大之后，还包括：调节所述泄压阀和/或所述背压阀的开度。

8.一种燃料电池系统的怠速控制装置，其特征在于，包括：判断单元，所述判断单元用于判断所述燃料电池系统是否处于怠速运行工况；控制单元，所述控制单元用于当所述燃料电池系统处于所述怠速运行工况时，控制所述耗能设备的运行功率增大，以减小所述燃料电池系统的净输出功率；其中，所述耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤。10.一种可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被执行时，能够实现如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统的怠速控制方法的步骤。

技术总结

本说明书实施例公开了一种燃料电池系统的怠速控制方法，包括：判断燃料电池系统是否处于怠速运行工况；当燃料电池系统处于怠速运行工况时，控制耗能设备的运行功率增大，以减小燃料电池系统的净输出功率；其中，耗能设备包括加热器、空气压缩机、散热风扇、水泵和氢泵中至少之一。本说明书实施例能够根据燃料电池系统的需求，控制不同的耗能设备运行，也即是通过不同的耗能设备来消耗燃料电池系统在怠速运行工况下电堆的最小输出功率，从而降低燃料电池系统的净输出功率，提高燃料电池系统在怠速运行工况下净输出功率的稳定性，延长电堆的使用寿命，同时提高燃料电池系统的怠速控制方法的灵活性。方法的灵活性。方法的灵活性。

技术研发人员：马义 陈明 张剑 熊成勇 李学锐

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：2021.06.18

技术公布日：2021/11/2