燃料电池系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统的控制方法。本申请旨在解决氢气循环泵在系统输出功率较大时存在的能量浪费的问题。为此目的，本申请的燃料电池系统中，引射器的进口与燃料源连通，出口与燃料电池单元的燃料进口连通；第一通断阀的进口与燃料电池单元的燃料出口连通，出口与引射器的吸气口连通；第二通断阀的进口与燃料出口连通，出口与燃料进口连通；氢气循环泵能够将剩余气体经第二通断阀引流至燃料进口，控制方法包括：获取燃料电池单元的输出功率；判断输出功率与预设功率阈值的大小；基于判断结果，控制第一通断阀和第二通断阀中的一个打开。本申请的控制方法可以提高系统运行效率，避免氢气循环泵能量浪费。量浪费。量浪费。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池系统的控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元。在燃料电池系统工作过程中，燃料供应单元向燃料电池单元的阳极供应燃料，氧化剂供应单元向燃料电池单元的阴极供应氧化剂，燃料在阳极上分解出离子和电子，离子通过阴阳极之间的电解质到达阴极，电子经外电路传导到阴极，氧化剂中的氧气在阴极与离子和电子结合，电子在经外电路传导过程中产生电流，同时，由于本身的电化学反应以及电池的内阻，燃料电池还会产生一定的热量。
[0003]当前的燃料供应单元主要采用氢气作为燃料，燃料电池系统运行时，流量调节阀和压力调节阀调节氢气的压力、流量并输送至燃料电池单元的燃料进口，进入燃料电池参与反应后的剩余氢气则通过燃料电池单元的燃料出口经氢气循环泵输送至燃料电池单元的燃料进口，与燃料供应单元供给的氢气汇流并继续参与反应。但是，在燃料电池单元运行在不同的输出功率时，氢气的压力和流量需求也不同，而氢气循环泵通常只在燃料电池系统的输出功率较小时拥有较高的效率，在输出功率较大时，则存在能量浪费的问题。
[0004]相应地，本领域需要一种新的燃料电池系统的控制方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决氢气循环泵在系统输出功率较大时存在的能量浪费的问题，本申请提供了一种燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元，所述燃料供应单元包括引射器、氢气循环泵、第一通断阀和第二通断阀，所述引射器的进口与燃料源连通，所述引射器的出口与所述燃料电池单元的燃料进口连通，所述第一通断阀的进口与所述燃料电池单元的燃料出口连通，所述第一通断阀的出口与所述引射器的吸气口连通，所述第二通断阀的进口与所述燃料出口连通，所述第二通断阀的出口与所述燃料进口连通，所述氢气循环泵被设置成能够将剩余气体经所述第二通断阀引流至所述燃料进口，
[0006]所述控制方法包括：
[0007]获取所述燃料电池单元的输出功率；
[0008]判断所述输出功率与预设功率阈值的大小；
[0009]基于判断结果，控制所述第一通断阀和第二通断阀中的一个打开。
[0010]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，“基于判断结果，控制所述第一通断阀和第二通断阀中的一个打开”的步骤进一步包括：
[0011]如果所述输出功率大于等于所述预设功率阈值，则控制所述第一通断阀打开、所述第二通断阀关闭。
[0012]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，“基于判断结果，控制所述第
一通断阀和第二通断阀中的一个打开”的步骤进一步包括：
[0013]如果所述输出功率小于所述预设功率阈值，则控制所述第二通断阀打开、所述第一通断阀关闭。
[0014]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料供应单元还包括排气阀，所述排气阀的进口与所述燃料出口连通，所述排气阀的出口与环境连通，所述燃料出口处设置有压力传感器，所述控制方法还包括：
[0015]获取所述燃料出口处的输出压力；
[0016]基于所述输出压力，判断燃料输出是否存在异常；
[0017]如果判断结果为存在异常，则控制所述排气阀打开并持续预设时间。
[0018]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，“基于所述输出压力，判断燃料输出是否存在异常”的步骤进一步包括：
[0019]如果所述输出压力满足下列条件之一，则判断燃料输出存在异常：
[0020]所述输出压力大于压力上限阈值；
[0021]所述输出压力小于压力下限阈值；
[0022]所述输出压力的变化率大于预设变化率阈值。
[0023]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：
[0024]如果判断结果为不存在异常，则控制所述排气阀保持关闭。
[0025]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述持续预设时间为20s至70s中的任意值。
[0026]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料供应单元还包括压力控制阀和流量控制阀，所述流量控制阀的进口与所述燃料源连通，所述流量控制阀的出口与所述压力控制阀的进口连通，所述压力控制阀的出口与所述引射器的进口连通，所述控制方法还包括：
[0027]根据所述输出功率，调节所述流量控制阀和所述压力控制阀的开度。
[0028]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述氢气循环泵的进口与所述第二通断阀的出口连通，所述氢气循环泵的出口与所述燃料进口连通。
[0029]在上述燃料电池系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料供应单元还包括汽水分离器，所述汽水分离器的进口与所述燃料出口连通，所述汽水分离器的出口同时与所述第一通断阀的进口和所述第二通断阀的进口连通。
[0030]通过设置第一通断阀将燃料电池单元的燃料出口与引射器的吸气口连通，设置第二通断阀将燃料电池单元的燃料出口与燃料进口连通，并且基于输出功率与预设功率阈值的大小控制第一通断阀和第二通断阀中的一个打开，本申请的控制方法可以提高系统运行效率，避免氢气循环泵在燃料电池单元输出功率较大时导致的能量浪费，也解决了引射器在燃料电池单元输出功率较小时引射效果不佳的问题。
[0031]进一步地，通过在输出功率大于预设功率阈值时控制第一通断阀打开、第二通断阀关闭，可以利用引射器对剩余氢气进行充分引流，保证引流效果，解决引射器的在小功率区间引射效果不佳的问题。通过在输出功率小于预设功率阈值时控制第一通断阀关闭、第二通断阀打开，可以利用氢气循环泵对剩余氢气进行充分引流，减少氢气循环泵的能源浪费。
[0032]通过基于输出压力判断是否出现异常，并且在出现异常时通过打开排气阀进行泄压，可以降低氢气压力的波动，保持系统运行稳定性。通过持续预设时间设置为较短的时间段，可以避免氢气浪费、泄压过度等。
附图说明
[0033]下面参照附图来描述本申请的燃料电池系统的控制方法。附图中：
[0034]图1为本申请的燃料电池系统的局部系统图；
[0035]图2为本申请的燃料电池系统的控制方法的流程图；
[0036]图3为本申请的燃料电池系统的控制方法的一种可能实施方式的逻辑图。
[0037]附图标记列表
[0038]1、燃料电池单元；11、燃料进口；12、燃料出口；2、引射器；3、氢气循环泵；4、第一通断阀；5、第二通断阀；6、排气阀；7、流量控制阀；8、压力控制阀；9、汽水分离器。
具体实施方式
[0039]下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。例如，尽管下文详细描述了本申请方法的详细步骤，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料供应单元和氧化剂供应单元，其特征在于，所述燃料供应单元包括引射器、氢气循环泵、第一通断阀和第二通断阀，所述引射器的进口与燃料源连通，所述引射器的出口与所述燃料电池单元的燃料进口连通，所述第一通断阀的进口与所述燃料电池单元的燃料出口连通，所述第一通断阀的出口与所述引射器的吸气口连通，所述第二通断阀的进口与所述燃料出口连通，所述第二通断阀的出口与所述燃料进口连通，所述氢气循环泵被设置成能够将剩余气体经所述第二通断阀引流至所述燃料进口，所述控制方法包括：获取所述燃料电池单元的输出功率；判断所述输出功率与预设功率阈值的大小；基于判断结果，控制所述第一通断阀和所述第二通断阀中的一个打开。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，“基于判断结果，控制所述第一通断阀和第二通断阀中的一个打开”的步骤进一步包括：如果所述输出功率大于等于所述预设功率阈值，则控制所述第一通断阀打开、所述第二通断阀关闭。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，“基于判断结果，控制所述第一通断阀和第二通断阀中的一个打开”的步骤进一步包括：如果所述输出功率小于所述预设功率阈值，则控制所述第二通断阀打开、所述第一通断阀关闭。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述燃料供应单元还包括排气阀，所述排气阀的进口与所述燃料出口连通，所述排气阀的出口与环境连通，所述燃料出口处设置有压力传感器，所述控制方法还包括：获取所述燃料出口处的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，吕楠，俞国新，殷纪强，
申请(专利权)人：海尔智家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：