一种氢气吹扫系统、控制方法及燃料电池总成系统技术方案

本发明专利技术属于燃料电池领域，尤其是涉及一种氢气吹扫系统、控制方法及燃料电池总成系统。氢气吹扫系统包括燃料电池电堆、供气管路组、回气管路组以及吹扫管路组。燃料电池电堆包括电堆氢气入口和电堆氢气出口；供气管路组连接于电堆氢气入口并包括沿气流方向连接的氢气源和第一控制阀；回气管路组连接于电堆氢气出口并包括沿气流方向连接的第一水汽分离器和氢气循环泵，氢气循环泵的出口端连接于第一控制阀与燃料电池电堆之间；吹扫管路组能够存储氢气并连接于氢气源与氢气循环泵的出口端之间，吹扫管路组被设置为在燃料电池电堆停止作业后朝电堆氢气入口流入氢气、并从电堆氢气出口回收存储氢气。该氢气吹扫系统能解决湿态氢气滞留在电堆内导致结冰损坏电堆问题。气滞留在电堆内导致结冰损坏电堆问题。气滞留在电堆内导致结冰损坏电堆问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气吹扫系统、控制方法及燃料电池总成系统


[0001]本专利技术属于燃料电池领域，尤其是涉及一种氢气吹扫系统、控制方法及燃料电池总成系统。

技术介绍

[0002]燃料电池系统在运行过程中会有大量的水生成，尤其是氢气侧的水不易排出，在环境温度低于零下后，水会结冰破坏燃料电池的膜电极，造成不可逆的伤害。
[0003]现有的燃料电池系统会通过增加水汽分离器和氢气循环泵的方案，把氢气尾排的氢气循环进入电堆，以将液态水排除电堆外。该技术方案只能把液态水经过水汽分离器排出电堆，并不能解决饱和湿态的氢气中的气态水。而燃料电池在关机过程，电堆温度较高，并不能快速降温，这就导致气态水无法排出电堆外，在环境温度很低的情况下，会液化成液态水，并结冰从而对电堆造成伤害。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种氢气吹扫系统、控制方法及燃料电池总成系统，以解决现有技术中提出的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种氢气吹扫系统，氢气吹扫系统包括燃料电池电堆、供气管路组、回气管路组以及吹扫管路组。燃料电池电堆包括电堆氢气入口和电堆氢气出口；供气管路组连接于电堆氢气入口并包括沿气流方向连接的氢气源和第一控制阀；回气管路组连接于电堆氢气出口并包括沿气流方向连接的第一水汽分离器和氢气循环泵，氢气循环泵的出口端连接于第一控制阀与燃料电池电堆之间；吹扫管路组能够存储氢气并连接于氢气源与氢气循环泵的出口端之间，吹扫管路组被设置为在燃料电池电堆停止作业后朝电堆氢气入口喷入氢气、并从电堆氢气出口回收存储氢气。
[0006]可选地，吹扫管路组包括氢气腔室、第二控制阀、第三控制阀以及第四控制阀；氢气腔室包括第一腔室入口、第二腔室入口以及腔室出口，第一腔室入口通过第四控制阀连接于氢气源，第二腔室入口通过第二控制阀连接于氢气循环泵的出口端，腔室出口通过第三控制阀连接于第一控制阀与氢气循环泵的出口端之间。
[0007]可选地，吹扫管路组还包括第二水汽分离器，第二水汽分离器连接在第二腔室入口与第二控制阀之间。
[0008]可选地，第四控制阀为恒压减压阀。
[0009]可选地，氢气吹扫系统还包括第一传感器组与第二传感器组；
[0010]第一传感器组连接于供气管路组以用于检测进入燃料电池电堆的氢气压力和氢气湿度；
[0011]第二传感器组连接于氢气腔室以用于检测氢气腔室的腔内压力和腔内湿度。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种控制方法，控制方法应用于上述的氢气吹扫系统，氢气吹扫系统还包括控制模块，控制模块与第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一水汽
分离器以及氢气循环泵信号连接，控制模块被配置成：
[0013]获取系统关机信号，关闭第一控制阀；
[0014]在第一控制阀关闭的情况下，控制氢气循环泵延长作业；
[0015]在氢气压力低于预设氢气压力的情况下，控制第二控制阀和第三控制阀开启；
[0016]在氢气湿度低于预设氢气湿度的情况下，控制第二控制阀、第三控制阀以及氢气循环泵关闭。
[0017]可选地，控制氢气循环泵延长作业包括：
[0018]控制氢气循环泵以极限作业状态运转预设时长。
[0019]可选地，氢气吹扫系统还包括第二水汽分离器，第二水汽分离器连接在第二腔室入口与第二控制阀之间，第二水汽分离器与控制模块信号连接；
[0020]控制模块还被配置成：
[0021]获取腔内压力和腔内湿度；
[0022]在腔内压力大于第一预设腔内压力或腔内湿度大于第一预设腔内湿度时，控制第二水汽分离器打开以放气；
[0023]在腔内压力小于第二预设腔内压力、且腔内湿度小于第二预设腔内湿度时，控制第二水汽分离器关闭，其中，第二预设压力低于第一预设腔内压力，第二预设腔内湿度低于第一预设腔内湿度。
[0024]可选地，控制模块还被配置成：
[0025]获取系统开机信号；
[0026]根据系统负载确定目标氢气压力及目标氢气湿度；
[0027]根据目标氢气压力和目标氢气湿度分别控制第一控制阀及氢气循环泵。
[0028]本专利技术第三方面提供了一种燃料电池总成系统，该燃料电池总成系统包括上述的氢气吹扫系统。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]在本专利技术提供的氢气吹扫系统中，供气管路组包括能够提供氢气的氢气源以及用于控制从氢气源流出的氢气气压的第一控制阀，氢气源提供的氢气通过电堆氢气入口进入燃料电池电堆内。氢气在燃料电池电堆内发生电化学反应后生成的部分流体经过电堆氢气出口流出，并流经回气管路组，从电堆氢气出口流出的流体先经过第一水汽分离器后分离出水，接着通过氢气循环泵泵回至电堆氢气入口，把排出的氢气循环泵回至电堆氢气入口，避免浪费氢气，如此形成氢气供给回路。
[0031]特别地，在本专利技术中，吹扫管路组能够存储一定压力的干燥氢气，在燃料电池电堆停止作业后，供气管路组停止作业，吹扫管路组中存储的干燥氢气能够通过供气管路组中的部分管路流入至燃料电池电堆内，以将燃料电池电堆内残留的湿态氢气置换出来，被置换出来的湿态氢气从电堆氢气出口流出，经过第一水汽分离器分离水后被氢气循环泵泵入至吹扫管路组中以进行存储，以用于下次关机进行吹扫，整个过程中减少氢气浪费，且能解决湿态氢气滞留在电堆内导致结冰损坏电堆问题。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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他的附图。
[0033]图1为根据本专利技术其中一个实施例提供的氢气吹扫系统的示意图；
[0034]图2为根据本专利技术其中一个实施例提供的控制方法的流程图之一；
[0035]图3为根据本专利技术其中一个实施例提供的控制方法的流程图之二；
[0036]图4为根据本专利技术其中一个实施例提供的控制方法的流程图之三；
[0037]图5为根据本专利技术其中一个实施例提供的控制模块的连接框图。
[0038]附图标记
[0039]1、氢气源；2、第一控制阀；3、燃料电池电堆；4、第一水汽分离器；5、氢气循环泵；6、第二控制阀；7、氢气腔室；8、第二水汽分离器；9、第三控制阀；10、第四控制阀；11、第一传感器组；12、第二传感器组；13、控制模块。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0041]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气吹扫系统，其特征在于，所述氢气吹扫系统包括：燃料电池电堆(3)，包括电堆氢气入口和电堆氢气出口；供气管路组，连接于所述电堆氢气入口并包括沿气流方向连接的氢气源(1)和第一控制阀(2)；回气管路组，连接于所述电堆氢气出口并包括沿所述气流方向连接的第一水汽分离器(4)和氢气循环泵(5)，所述氢气循环泵(5)的出口端连接于所述第一控制阀(2)与所述燃料电池电堆(3)之间；以及吹扫管路组，能够存储氢气并连接于所述氢气源(1)与所述氢气循环泵(5)的出口端之间，所述吹扫管路组被设置为在所述燃料电池电堆(3)停止作业后朝所述电堆氢气入口喷入氢气、并从所述电堆氢气出口回收存储氢气。2.根据权利要求1所述的氢气吹扫系统，其特征在于，所述吹扫管路组包括氢气腔室(7)、第二控制阀(6)、第三控制阀(9)以及第四控制阀(10)；所述氢气腔室(7)包括第一腔室入口、第二腔室入口以及腔室出口，所述第一腔室入口通过所述第四控制阀(10)连接于所述氢气源(1)，所述第二腔室入口通过所述第二控制阀(6)连接于所述氢气循环泵(5)的出口端，所述腔室出口通过所述第三控制阀(9)连接于所述第一控制阀(2)与所述氢气循环泵(5)的出口端之间。3.根据权利要求2所述的氢气吹扫系统，其特征在于，所述吹扫管路组还包括第二水汽分离器(8)，所述第二水汽分离器(8)连接在所述第二腔室入口与所述第二控制阀(6)之间。4.根据权利要求2所述的氢气吹扫系统，其特征在于，所述第四控制阀(10)为恒压减压阀。5.根据权利要求2所述的氢气吹扫系统，其特征在于，所述氢气吹扫系统还包括第一传感器组(11)与第二传感器组(12)；所述第一传感器组(11)连接于所述供气管路组以用于检测进入所述燃料电池电堆(3)的氢气压力和氢气湿度；所述第二传感器组(12)连接于所述氢气腔室(7)以用于检测所述氢气腔室(7)的腔内压力和腔内湿度。6.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炎花，陆俊明，
申请(专利权)人：氢通上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：