一种燃料电池系统的停机控制方法、装置及燃料电池系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及氢燃料电池系统技术领域，具体公开了一种燃料电池系统的停机控制方法，燃料电池系统包括ECU控制器以及分别与ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统的停机控制方法、装置及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及氢燃料电池系统
，尤其涉及一种燃料电池系统的停机控制方法、燃料电池系统的停机控制装置及包括该燃料电池系统的停机控制装置的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池系统由于其零排放、效率高等优势被众多汽车厂商广泛研究并研发。其中系统中核心部件—氢燃料电池电堆的寿命及耐久性，对于系统能够保证长时间运行至关重要。除了电堆本身结构及内部膜电极的优异特性，还需要系统的正确控制方式，才能更有效地保证电堆的耐久性。其中系统停机时，合理的停机方法可以减少电堆处于高电位的时间，减少氢空界面产生，避免电池反极现象。因此停机策略的研究，对于电堆的寿命及耐久性尤其关键。
[0003]现有技术基本可以实现正常有效的停机。其中专利CN113497258A通过先关空气、再关氢气的方式来避免阳极侧氢空界面的形成，但未给出判断的阈值条件，实用性不强；专利CN113809366A和专利CN111082106A分别定义了不同的停机参数阈值，但未参考停机过程中电堆参数的指标，有待进一步补充相关参数，才能使得停机控制方法保护电堆更加有效。
[0004]合理的停机策略涉及供给气体的先后关闭顺序，残余气体的有效消耗，控制指标较多，较复杂。但对于停机过程中的电堆参数指标未给相应的阈值判断，适用性较差。结合电堆参数指标的控制系统停机的策略更能合理、有效地保护电堆，进而保证电堆寿命及耐久性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种燃料电池系统的停机控制方法、燃料电池系统的停机控制装置及包括该燃料电池系统的停机控制装置的燃料电池系统，能够结合电堆等数据指标来更合理、有效地控制停机参数，适用性强。
[0006]作为本专利技术的第一个方面，提供一种燃料电池系统的停机控制方法，所述燃料电池系统包括ECU控制器以及分别与所述ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
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DC能量转换系统，所述燃料电池系统的停机控制方法包括：步骤S1：当接收到停机指令时，控制所述燃料电池系统进入停机吹扫阶段；步骤S2：当所述停机吹扫阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机准备阶段；步骤S3：当所述停机准备阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机阶段；步骤S4：当所述停机阶段结束后，控制所述燃料电池系统停机。
[0007]进一步地，所述当接收到停机指令时，控制所述燃料电池系统进入停机吹扫阶段，还包括：在所述停机吹扫阶段，获取电堆中每片单电池的电压信息，并根据所述电堆中每
片单电池的电压信息，设定电堆的氢气供给阈值、空气供给阈值、电堆工作温度阈值以及DC
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DC能量转换系统的带载电流；将所述停机吹扫阶段的维持时间设定为固定时间t，在所述固定时间t内控制电堆的氢气供给量降低至所述氢气供给阈值、电堆的空气供给量降低至所述空气供给阈值和电堆的工作温度降低至所述电堆工作温度阈值，同时控制所述DC
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DC能量转换系统以所述带载电流带载运行。
[0008]进一步地，所述当所述停机吹扫阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机准备阶段，还包括：在所述停机准备阶段，控制所述空气供给系统断开，并控制所述DC
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DC能量转换系统继续以所述带载电流带载运行；采集电堆的输出总电压U
stack
，当所述电堆的输出总电压U
stack
降低到预先设定的DC
‑
DC输入电压低限阈值U
low
时，控制所述氢气供给系统断开。
[0009]进一步地，所述当所述停机准备阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机阶段，还包括：在所述停机阶段，当所述电堆的输出总电压U
stack
下降到安全电压36V时，控制所述DC
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DC能量转换系统进入主动放电模式，此时通过所述DC
‑
DC能量转换系统的内部电阻来消耗所述燃料电池系统内部的残余气体，然后所述燃料电池系统停机。
[0010]作为本专利技术的另一个方面，提供一种燃料电池系统的停机控制装置，所述燃料电池系统包括ECU控制器以及分别与所述ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
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DC能量转换系统，所述燃料电池系统的停机控制装置包括：第一控制模块，用于当接收到停机指令时，控制所述燃料电池系统进入停机吹扫阶段；第二控制模块，用于当所述停机吹扫阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机准备阶段；第三控制模块，用于当所述停机准备阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机阶段；第四控制模块，用于当所述停机阶段结束后，控制所述燃料电池系统停机。
[0011]作为本专利技术的另一个方面，提供一种燃料电池系统，包括ECU控制器以及分别与所述ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
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DC能量转换系统，所述ECU控制器、氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
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DC能量转换系统均与电堆连接，所述ECU控制器包括前文所述的燃料电池系统的停机控制装置，其中，在所述停机吹扫阶段，所述ECU控制器控制所述氢气供给系统将所述电堆的氢气供给量降低至所述氢气供给阈值、控制所述空气供给系统将所述电堆的空气供给量降低至所述空气供给阈值和控制所述热管理系统将所述电堆的工作温度降低至所述电堆工作温度阈值，同时控制所述DC
‑
DC能量转换系统以带载电流带载运行；在所述停机准备阶段，所述电压巡检系统采集电堆的输出总电压U
stack
，当所述ECU控制器判断出所述电堆的输出总电压U
stack
降低到预先设定的DC
‑
DC输入电压低限阈值U
low
时，控制所述氢气供给系统断开；在所述停机阶段，当所述ECU控制器判断出所述电堆的输出总电压U
stack
下降到安全电压36V时，控制所述DC
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DC能量转换系统进入主动放电模式，此时通过所述DC
‑
DC能量转换系统的内部电阻来消耗所述燃料电池系统内部的残余气体，然后所述燃料电池系统停机。
[0012]进一步地，所述空气供给系统包括调节空压机和节流阀，来保证电堆空气侧的压力和流量；所述氢气供给系统包括氢喷射器、氢循环泵和氢尾排阀，来保证电堆氢气侧的压力和流量。
[0013]进一步地，所述热管理系统包括水泵和风扇，来保证电堆的工作温度。
[0014]进一步地，所述电压巡检系统通过巡检模块来实时监测电堆每片单电池的电压信息。
[0015]进一步地，所述DC
‑
DC能量转换系统包括DC
‑
DC变换器，通过转换电堆产生的电能来协调系统辅件间的能量利用。
[0016]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的停机控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括ECU控制器以及分别与所述ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
‑
DC能量转换系统，所述燃料电池系统的停机控制方法包括：步骤S1：当接收到停机指令时，控制所述燃料电池系统进入停机吹扫阶段；步骤S2：当所述停机吹扫阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机准备阶段；步骤S3：当所述停机准备阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机阶段；步骤S4：当所述停机阶段结束后，控制所述燃料电池系统停机。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的停机控制方法，其特征在于，所述当接收到停机指令时，控制所述燃料电池系统进入停机吹扫阶段，还包括：在所述停机吹扫阶段，获取电堆中每片单电池的电压信息，并根据所述电堆中每片单电池的电压信息，设定电堆的氢气供给阈值、空气供给阈值、电堆工作温度阈值以及DC
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DC能量转换系统的带载电流；将所述停机吹扫阶段的维持时间设定为固定时间t，在所述固定时间t内控制电堆的氢气供给量降低至所述氢气供给阈值、电堆的空气供给量降低至所述空气供给阈值和电堆的工作温度降低至所述电堆工作温度阈值，同时控制所述DC
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DC能量转换系统以所述带载电流带载运行。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的停机控制方法，其特征在于，所述当所述停机吹扫阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机准备阶段，还包括：在所述停机准备阶段，控制所述空气供给系统断开，并控制所述DC
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DC能量转换系统继续以所述带载电流带载运行；采集电堆的输出总电压U
stack
，当所述电堆的输出总电压U
stack
降低到预先设定的DC
‑
DC输入电压低限阈值U
low
时，控制所述氢气供给系统断开。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的停机控制方法，其特征在于，所述当所述停机准备阶段结束后，控制所述燃料电池系统进入停机阶段，还包括：在所述停机阶段，当所述电堆的输出总电压U
stack
下降到安全电压36V时，控制所述DC
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DC能量转换系统进入主动放电模式，此时通过所述DC
‑
DC能量转换系统的内部电阻来消耗所述燃料电池系统内部的残余气体，然后所述燃料电池系统停机。5.一种燃料电池系统的停机控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统包括ECU控制器以及分别与所述ECU控制器连接的氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统、电压巡检系统以及DC
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DC能量转换系统，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：单亚飞，王毅博，郭显斌，吴楚，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：