具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统及控制方法技术方案

技术编号:37674343 阅读:18 留言:0更新日期:2023-05-26 04:38
本发明专利技术提出一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统及控制方法,系统包括包括燃料电池系统及与燃料电池系统连接成回路的高电位保护模块,所述燃料电池系统包括燃料电池、燃料电池控制模块、电压监测模块及低压电源,所述高电位保护模块包括并联的主动保护支路和被动保护支路,所述主动保护支路包括经线路连接的常开继电器和第一负载,所述被动保护支路包括经线路连接的常闭继电器和整车散热风扇。本发明专利技术通过设置包括主动保护支路和被动保护支路的高电位保护模块,在在停机吹扫等正常高电位情况下,以及故障急停状态下均能实现高电位保护,实现燃料电池全天候的保护,降低燃料电池高电位持续时间长、碳腐蚀严重的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统及控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
,尤其涉及一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统及控制方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池汽车作为氢能应用的重要载体之一,将在氢能产业发展中发挥巨大的示范作用。目前,氢燃料电池汽车的推广应用仍然面临一些挑战,主要障碍是成本高、寿命短、加氢设施少、储氢运氢成本高等。目前,提升车用燃料电池系统的可靠性与耐久性已成为推动氢燃料电池汽车应用的重要突破口之一。
[0003]影响质子交换膜燃料电池可靠性与耐久性的因素众多,高电位下造成的碳腐蚀是影响燃料电池寿命的重要原因之一。碳载体在高电位下会发生氧化,碳载体氧化腐蚀会导致Pt颗粒塌陷,使Pt颗粒发生聚集与流失。开路高电位下催化剂Pt表面也会发生氧化,从而降低催化剂的电化学活性比表面积和催化活性,引起性能衰减。在燃料电池汽车运行过程中,高电位形成是比较常见的情况,所以应全面考虑各种各种可能形成高电位的工况,并执行保护方案和策略。
[0004]目前针对燃料电池的高电位保护方案主要是在燃料电池的输出端并联一组负载和开关,通过实时监测电位值和设置高电位阈值,在出现电位达到高电位设计阈值的情况下,通过控制器控制开关的闭合,使该负载回路闭合,能有效降低高电位的持续时间,降低高电位造成的碳腐蚀后果。但是这种保护方案无法覆盖低压供电系统异常断开造成急停状态下的高电位问题。车辆如果在高负载运行状态,遇到低压供电系统异常断开,导致燃料电池系统急停,此时燃料电池系统负载断开,氢气系统和空气系统的阀门通过机械复位到初始关闭状态,氢气系统和空气系统中仍然有大量未消耗的反应气体,此种情况下不仅电位高,而且持续时间长,其带来的碳腐蚀也更严重,严重影响燃料电池的寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对燃料电池在低压供电系统异常断开时高电位持续时间长、碳腐蚀严重的技术问题,提出一种正常使用工况下和故障急停状态下均能实现高电位保护功能的燃料电池系统及控制方法。
[0006]为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案为:
[0007]一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统,包括燃料电池系统及与燃料电池系统连接成回路的高电位保护模块,所述燃料电池系统包括燃料电池、燃料电池控制模块、电压监测模块及低压电源,所述高电位保护模块包括并联的主动保护支路和被动保护支路,所述主动保护支路包括经线路连接的常开继电器和第一负载,所述被动保护支路包括经线路连接的常闭继电器和整车散热风扇。
[0008]作为优选,还包括与整车散热风扇并联的循环水泵。
[0009]本专利技术还提出一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统的控制方法,其
特征在于,包括如下步骤:初始状态下,常开继电器和常闭继电器均保持打开状态,电压监测模块检测电位值并传输给燃料电池控制模块;当电位值达到阈值时,燃料电池控制模块控制常开继电器闭合,通过第一负载消耗高电位势能;当低压供电系统异常断开时,常闭继电器自动闭合,整车散热风扇和循环水泵运行消耗高电位势能。
[0010]与现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果在于:
[0011]本专利技术具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统以及控制方法通过设置包括主动保护支路和被动保护支路的高电位保护模块,在在停机吹扫等正常高电位情况下,以及故障急停状态下均能实现高电位保护,实现燃料电池全天候的保护,降低燃料电池高电位持续时间长、碳腐蚀严重的问题。
[0012]低压供电系统异常断开情况下能够继续为车辆散热,满足车辆停车时的持续散热需求。
[0013]另外本专利技术具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统结构简单,且常开型和常闭型继电器产品成熟可靠,整体系统成本低,适合在现有的燃料电池车辆上推广应用。
附图说明
[0014]图1为本专利技术具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统的结构示意图;
[0015]图2为本专利技术具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统的控制关系图;
[0016]图3为本专利技术控制方法的逻辑判断图;
[0017]以上各图中:1、燃料电池;2、燃料电池控制模块;3、电压监测模块;4、低压电源;5、主动保护支路;6、被动保护支路;7、常开继电器;8、第一负载;9、常闭继电器;10、整车散热风扇;11、循环水泵。
具体实施方式
[0018]为了更好的理解本专利技术,下面结合附图和实施例做具体说明。
[0019]实施例1
[0020]一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统,如图1所示,包括燃料电池系统及与燃料电池系统连接成回路的高电位保护模块,所述燃料电池系统包括燃料电池1、燃料电池控制模块2、电压监测模块3及低压电源4,低压电源4为燃料电池控制模块2以及高电位保护模块供电。
[0021]所述高电位保护模块包括并联的主动保护支路5和被动保护支路6,所述主动保护支路5包括经线路连接的常开继电器7和第一负载8,常开继电器7在无供电时处于开启状态,可通过低压供电使其保持关闭状态。第一负载8设置为电阻或等效电阻,用于消耗高电位势能。
[0022]所述被动保护支路6包括经线路连接的常闭继电器9和整车散热风扇10,还包括与整车散热风扇10并联的循环水泵11。常闭继电器9在无供电时处于闭合状态,可通过低压供电使其保持开启状态。常开继电器7和常闭继电器9均与燃料电池控制模块2电连接,可由燃料电池控制模块2控制切换状态(参照图2)。本实施例具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统的运行原理和过程参照实施例2。
[0023]实施例2
[0024]本专利技术还提出一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统的控制方法,包括如下步骤:
[0025]燃料电池系统正常运行状态下,低压电源4通过电压供电线给燃料电池控制模块2提供低压电,低压供电系统正常工作。此时燃料电池控制模块2通过通讯线向常闭继电器9发出保持常开指令,常闭继电器9通过低压电动力克服保持常闭状态的弹力,使自身处于开启状态,主动保护支路5处于开路状态。
[0026]在停机吹扫等正常情况下,电压监测模块3检测到的电位值,并通过通讯线发送给燃料电池控制模块2。燃料电池控制模块2根据收到的电位信号判断是否为高电位,若电位高于设定的阈值,燃料电池控制模块2将通过通讯线向常开继电器7发出闭合的指令,此时常开继电器7通过低压电动力克服保持常开的状态的弹力,使自身处于闭合状态,第一负载8通过消耗高电位的势能,缩短高电位持续时间。即在系统正常运行状态下,该系统能通过主动控制来实现高电位的保护功能。
[0027]低压供电系统异常断开造成燃料电池系统急停时,常开继电器7在弹簧力的作用下处于常开状态,常闭继电器9在弹簧力的作用下处于常闭状态,被动保护支路6通过常闭继电器9、整车散热风扇10和循环水泵11形成回路,消耗高电位势能,缩短高电位持续时间,降低高电位对碳载体的腐蚀。同时,整车散热风扇10和循环水泵11还可持续工作,继续本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有主、被动高电位保护功能的燃料电池系统,其特征在于:包括燃料电池系统及与燃料电池系统连接成回路的高电位保护模块,所述燃料电池系统包括燃料电池、燃料电池控制模块、电压监测模块及低压电源,所述高电位保护模块包括并联的主动保护支路和被动保护支路,所述主动保护支路包括经线路连接的常开继电器和第一负载,所述被动保护支路包括经线路连接的常闭继电器和整车散热风扇。2.根据权利要求1所述的具有主、被动高电位保护功能的燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢佳平朱维曾群欣
申请(专利权)人:海卓动力青岛能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1