改善车用燃料电池堆的性能的方法、其组件和车辆与流程

本发明涉及燃料电池领域，特别地，本发明涉及一种改善车用燃料电池堆的性能的方法、其组件和车辆。更具体地，所述方法可以是一种改善燃料电池堆的电池单体的电压均匀性的方法。

背景技术：

1、参考图1至图3，它们分别示出了根据现有技术的一种没有加热器的燃料电池堆的示意图；根据现有技术的一种没有端部电池加热的各电池电压分布情况；以及根据现有技术的一种端部电池过热时的各电池电压分布情况。

2、冷启动是燃料电池的一个重要问题。在冷启动的过程中，水可能会在电池堆或甚至在mea(membrane electrode assembly，即膜电极组件，其中，膜是指电解质隔膜)内部结冰，从而阻塞气体传输路径，导致启动失败。冰还会破坏燃料电池电极的微观结构，这对燃料电池的使用寿命是有害的。

3、对于车用燃料电池堆来说，电池间的温度分布非常重要。如果电池电压均匀性好，则可以实现较低的输出电压以增加产热功率。但是，由于气体、温度和内部含水量等分布不均匀，电池电压均匀性可能不好。电压均匀性会影响到端部电池的性能和寿命，电池堆的电压一致性越好，那么端部电池的存活能力就越强，而电池堆的性能和寿命会受到性能最差的电池单元的制约，因此需要解决电池堆的电压均匀性的问题。

技术实现思路

1、根据不同的方面，本发明的目的在于提高车用燃料电池堆的性能。

2、此外，本发明还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

3、本发明通过提供一种改善车用燃料电池堆的性能的方法、其组件和车辆来解决上述问题，具体而言，根据本发明的一方面，提供了：

4、一种用于改善车用燃料电池堆的性能的方法，所述车用燃料电池堆在其端部电池处配备有用于加热所述端部电池的加热器，其中，所述方法包括如下步骤：

5、s1：在所述车用燃料电池堆的冷启动阶段，或者在所述车用燃料电池堆启动后的工作过程中，利用所述加热器对所述端部电池进行加热；

6、s2：根据预先选取的基准物理量，控制所述加热器的加热功率；

7、其中，所述预先选取的基准物理量是所述车用燃料电池堆的电池的物理量。

8、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种车用燃料电池堆组件，其中，所述车用燃料电池堆组件包括：车用燃料电池堆；在所述车用燃料电池堆的端部电池处配备的、用于加热所述端部电池的加热器；以及用于控制所述加热器的加热功率的控制器，其中，所述控制器构造成执行上述任一种方法。

9、根据本发明的再一方面，本发明提供了一种车辆，其中，所述车辆具有上述任一种车用燃料电池堆组件。

技术特征：

1.一种用于改善车用燃料电池堆(1)的性能的方法，所述车用燃料电池堆(1)在其端部电池(11)处配备有用于加热所述端部电池(11)的加热器(2)，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准物理量包括下列物理量中的一个或多个：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考电池为与所述端部电池(11)相邻的电池。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基准物理量为所述车用燃料电池堆(1)的参考电池的当前产热功率的情况下，在步骤s2中控制所述加热器(2)对所述端部电池(11)的加热功率等于所述相邻的电池的当前产热功率。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基准物理量为所述车用燃料电池堆(1)的全部电池的当前产热功率的平均值的情况下，在步骤s2中控制所述加热器(2)对所述端部电池(11)的加热功率等于所述车用燃料电池堆(1)的全部电池的当前产热功率的平均值。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基准物理量为所述车用燃料电池堆(1)的全部电池的当前电池电压的平均值的情况下，步骤s2还包括：步骤s21，将所述基准物理量与所述端部电池(11)的相对应的端部电池物理量进行对比，以及步骤s22，根据对比结果来决定如何控制所述加热器(2)的加热功率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤s21中，判断所述端部电池物理量与所述基准物理量的阈值范围之间的关系，若所述端部电池物理量处于所述阈值范围内，则在步骤s22中执行步骤s221，若所述端部电池物理量超过所述阈值范围，则在步骤s22中执行步骤s222；若所述端部电池物理量不及所述阈值范围，则在步骤s22中执行步骤s223；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述阈值范围为95％至105％。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤s3：在所述车用燃料电池堆(1)的冷启动成功完成之后，或者在所述端部电池(11)的液态水蒸发之后，关闭所述加热器(2)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述车用燃料电池堆(1)的冷却液进出口的温度达到0摄氏度，和/或所述车用燃料电池堆(1)的输出功率达到额定功率的50％时，则所述冷启动成功完成；在所述端部电池(11)的电压恢复至与所述车用燃料电池堆(1)的全部电池的平均电压相差小于预设电压阈值时，则视为所述端部电池(11)的液态水蒸发完成。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述端部电池(11)为位于所述车用燃料电池堆(1)最外部的在两端的两个电池。

12.一种车用燃料电池堆组件(100)，其特征在于，所述车用燃料电池堆组件(100)包括：车用燃料电池堆(1)；在所述车用燃料电池堆(1)的端部电池(11)处配备的、用于加热所述端部电池(11)的加热器(2)；以及用于控制所述加热器(2)的加热功率的控制器，其中，所述控制器构造成执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

13.根据权利要求12所述的车用燃料电池堆组件(100)，其特征在于，所述车用燃料电池堆(1)为质子交换膜燃料电池堆。

14.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求12或13所述的车用燃料电池堆组件(100)。

技术总结本发明提供了改善车用燃料电池堆的性能的方法、其组件和车辆。具体地，一种用于改善车用燃料电池堆(1)的性能的方法，所述车用燃料电池堆(1)在其端部电池(11)处配备有用于加热所述端部电池(11)的加热器(2)，其中，所述方法包括如下步骤：S1：在所述车用燃料电池堆(1)的冷启动阶段，或者在所述车用燃料电池堆(1)启动后的工作过程中，利用所述加热器(2)对所述端部电池(11)进行加热；S2：根据预先选取的基准物理量，控制所述加热器(2)的加热功率；其中，所述预先选取的基准物理量是所述车用燃料电池堆(1)的电池的物理量。技术研发人员：常亚飞,张敬君,傅立运,王凯,陈泽受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4