一种燃料电池系统的启动方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种燃料电池系统的启动方法及装置，涉及燃料电池技术领域，具体为：打开阳极入口氢气供应阀和阳极出口吹扫阀，使氢气进入燃料电池并对阳极进行吹扫；当阳极吹扫完成且空气压缩机的气流量达到第一阈值时，打开阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀；按照第一开关周期打开和关闭阳极出口吹扫阀，按照第二开关周期打开和关闭阳极出口排水阀，其中，第一开关周期远小于第二开关周期；获取燃料电池电堆的电压值，如果电压值达到第二阈值，将高压DC

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统的启动方法及装置


[0001]本申请涉及燃料电池系统
，尤其是涉及一种燃料电池系统的启动方法及装置。

技术介绍

[0002]在燃料电池系统输出电流之前，除去水和惰性气体是一个必要步骤，这可以减轻质子交换燃料电池中催化剂载体层的碳腐蚀，并防止电池性能过早退化，过早退化会随着时间的推移影响燃料电池系统的性能。因此，从质子交换膜两侧去除水和惰性气体，有助于达成汽车行业标准对燃料电池系统额定功率运行和低电压启停次数的要求。
[0003]目前，常用的燃料电池系统启动策略遵循两个原则：
[0004]1.在启动和关闭过程中，通过使用阳极和阴极吹扫来减少氢气和空气界面存在的时间。阳极吹扫的氢气来自储氢系统(H2罐)，阴极吹扫通过使用氮气或空气来实现。
[0005]2.通过施加虚拟负载、外部负载或通过在燃料电池中产生内部短路来降低启动和关闭过程中的电位。
[0006]由于在乘用车或商用车中，很难获取到用于阴极吹扫的氮气，因此在停车期间很难产生N2/H2界面，即使在停车期间用空气吹扫时消耗了大部分氧气。使用目前的阴极隔绝阀，在长时间的车辆停放期间，仍然很难保持质子交换膜两侧的N2/H2界面。
[0007]现有的燃料电池系统存在启动速度慢，易导致电池性能退化等问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请提供了一种燃料电池系统的启动方法及装置，以解决上述技术问题。
[0009]第一方面，本申请实施例提供了一种燃料电池系统的启动方法，所述燃料电池系统包括：空气压缩机、阴极入口隔绝阀、阴极出口隔绝阀、阳极入口氢气供应阀、阳极出口吹扫阀、阳极出口排水阀、燃料电池电堆和高压DC
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DC；所述启动方法包括：
[0010]打开阳极入口氢气供应阀和阳极出口吹扫阀，使氢气进入燃料电池并对阳极进行吹扫；
[0011]当阳极吹扫完成且空气压缩机的气流量达到第一阈值时，打开阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀；
[0012]按照第一开关周期打开和关闭阳极出口吹扫阀，按照第二开关周期打开和关闭阳极出口排水阀，其中，第一开关周期远小于第二开关周期；
[0013]获取燃料电池电堆的电压值，如果电压值达到第二阈值，将高压DC
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DC作为负载接入燃料电池，所述第二阈值大于高压DC
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DC的工作电压。
[0014]进一步的，所述方法还包括：当燃料电池系统处于关闭状态时，关闭阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀。
[0015]进一步的，所述燃料电池系统还包括：空气分流阀；所述方法还包括：
[0016]先打开空气分流阀，再打开空气压缩机，设置空气压缩机工作模式为高速模式。
[0017]进一步的，所述第一开关周期包括：第一打开时间和第一关闭时间；所述第一打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第一关闭时间大于等于0.5s且小于等于1s。
[0018]所述第二开关周期包括：第二打开时间和第二关闭时间；所述第二打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第二关闭时间大于等于5s且小于等于10s。
[0019]第二方面，本申请实施例提供了一种燃料电池系统的启动装置，应用于燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：空气压缩机、阴极入口隔绝阀、阴极出口隔绝阀、阳极入口氢气供应阀、阳极出口吹扫阀、阳极出口排水阀、燃料电池电堆和高压DC
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DC；所述启动装置包括：
[0020]阳极吹扫启动模块，用于打开阳极入口氢气供应阀和阳极出口吹扫阀，使氢气进入燃料电池并对阳极进行吹扫；
[0021]阴极吹扫启动模块，用于当阳极吹扫完成且空气压缩机的气流量达到第一阈值时，打开阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀；
[0022]阳极出口控制模块，用于按照第一开关周期打开和关闭阳极出口吹扫阀，按照第二开关周期打开和关闭阳极出口排水阀，其中，第一开关周期远小于第二开关周期；
[0023]负载接入模块，用于获取燃料电池电堆的电压值，如果电压值达到第二阈值，将高压DC
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DC作为负载接入燃料电池，所述第二阈值大于高压DC
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DC的工作电压。
[0024]进一步的，所述装置还包括：第一控制模块，用于当燃料电池系统处于关闭状态时，关闭阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀。
[0025]进一步的，所述燃料电池系统还包括：空气分流阀；所述装置还包括：第一控制模块，用于先打开空气分流阀，再打开空气压缩机，设置空气压缩机工作模式为高速模式。
[0026]进一步的，所述第一开关周期包括：第一打开时间和第一关闭时间；所述第一打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第一关闭时间大于等于0.5s且小于等于1s。
[0027]所述第二开关周期包括：第二打开时间和第二关闭时间；所述第二打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第二关闭时间大于等于5s且小于等于10s。
[0028]本申请的有益效果包括下述三个方面：首先，通过使用短的高频阳极吹扫代替长的恒定阳极吹扫，优化或减少吹扫期间的氢气利用，从而提高燃料利用率和系统效率并实现更低的电池性能退化；其次，通过使用高气流阴极吹扫替代现有的低/中气流阴极吹扫，实现更快地阴极吹扫从而提高系统的启动速度；另外，通过使用高压DC
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DC作为“智能”负载，可以保持燃料电池的低电位，并提高整体系统效率。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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。
[0030]图1为本申请实施例提供的燃料电池系统的启动方法的流程图；
[0031]图2为本申请实施例提供的燃料电池系统的启动装置的功能结构图。
具体实施方式
[0032]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
[0035]本申请实施例的燃料电池系统包括：空气压缩机、阴极入口隔绝阀、阴极出口隔绝阀、阳极入口氢气供应阀、阳极出口吹扫阀、阳极出口排水阀、燃料电池电堆和高压DC
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DC。
[0036]现有的燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的启动方法，所述燃料电池系统包括：空气压缩机、阴极入口隔绝阀、阴极出口隔绝阀、阳极入口氢气供应阀、阳极出口吹扫阀、阳极出口排水阀、燃料电池电堆和高压DC
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DC；其特征在于，包括：打开阳极入口氢气供应阀和阳极出口吹扫阀，使氢气进入燃料电池并对阳极进行吹扫；当阳极吹扫完成且空气压缩机的气流量达到第一阈值时，打开阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀；按照第一开关周期打开和关闭阳极出口吹扫阀，按照第二开关周期打开和关闭阳极出口排水阀，其中，第一开关周期远小于第二开关周期；获取燃料电池电堆的电压值，如果电压值达到第二阈值，将高压DC
‑
DC作为负载接入燃料电池，所述第二阈值大于高压DC
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DC的工作电压。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述方法还包括：当燃料电池系统处于关闭状态时，关闭阴极入口隔绝阀和阴极出口隔绝阀。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：空气分流阀；所述方法还包括：先打开空气分流阀，再打开空气压缩机，设置空气压缩机工作模式为高速模式。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述第一开关周期包括：第一打开时间和第一关闭时间；所述第一打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第一关闭时间大于等于0.5s且小于等于1s。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统的启动方法，其特征在于，所述第二开关周期包括：第二打开时间和第二关闭时间；所述第二打开时间大于等于1s且小于等于2s，所述第二关闭时间大于等于5s且小于等于10s。6.一种燃料电池系统的启动装置，应用于燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：空气压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝托，杜文帅，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：