燃料电池自适应排氮控制方法及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池自适应排氮控制方法及燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术不适合复杂应用场景且容易出现氢气浪费、单片电压过低现象的问题。该方法包括：S1.确定在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线；S2.在燃料电池本次开机时，获取燃料电池上一次关机时间、环境压力、环境温度，结合上述氢腔内氢气浓度变化曲线，预测当前时刻燃料电池氢腔内氢气浓度；S3.识别预测的燃料电池氢腔内氢气浓度是否低于目标浓度，若是，控制燃料电池系统开机过程不进行排氮操作，否则，进一步根据预测的燃料电池氢腔内氢气浓度确定排氮时间，控制燃料电池系统开机过程执行排氮操作。排氮操作。排氮操作。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池自适应排氮控制方法及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池自适应排氮控制方法及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池的运行过程中，需要保证氢腔的浓度达到一定浓度，以保证氢气的充分供给，避免出现单片电压过低的现象。现有技术一般采用在开机过程中控制排氮阀的开启周期、开启时间、关闭时间，将上次关机后氢腔内进入的以氮气为主的气体进行氮气置换，以保证进入燃料电池运行状态后氢腔内氢气浓度充足，防止单片电压偏低影响电堆寿命。
[0003]目前，燃料电池系统中排氮阀的控制一般采用固定开启周期、固定开启时间。该控制方案是以氢腔内氢气浓度为0的情况作为标定依据，若排氮阀的开启频率偏低或开启时间过短，会造成电堆阳极杂质过多，导致单片电压偏低。
[0004]在燃料电池使用过程中，应用场景多且复杂，排氮阀固定开启周期、开启时间的方案并不具备场景识别度，无法避免单片电压偏低现象。而如果关机后立马开机，此时氢腔内氢气浓度比较高，排氮阀开启频率偏高或开启时间长，会排放过量的氢气，造成氢气资源浪费，系统效率明显降低。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种燃料电池自适应排氮控制方法，用以解决现有技术不适合复杂应用场景且容易出现氢气浪费、单片电压过低现象的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池自适应排氮控制方法，包括如下步骤：
[0007]S1.确定在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线；
[0008]S2.在燃料电池本次开机时，获取燃料电池上一次关机时间、环境压力、环境温度，结合上述氢腔内氢气浓度变化曲线，预测当前时刻燃料电池氢腔内氢气浓度；
[0009]S3.识别预测的燃料电池氢腔内氢气浓度是否低于目标浓度，如果是，控制燃料电池系统开机过程不进行排氮操作，否则，进一步根据预测的燃料电池氢腔内氢气浓度确定排氮时间，控制燃料电池系统开机过程执行该排氮时间的排氮操作。
[0010]上述技术方案的有益效果如下：提供了一种自适应调整燃料电池开机排氮时间的控制策略，用于燃料电池在开机过程中自适应地根据使用场景调整排氮周期，以保证燃料电池能够快速满足正常运行状态的氢浓度。动态调整开机排氮时间，能够保证燃料电池系统在进入运行状态时能够达成运行时的氢腔浓度值，避免单低情况出现。又能够避免排氮频率偏高或开启时间长，会排放过量的氢气，导致尾排氢浓度过高产生安全风险。
[0011]基于上述燃料电池自适应排氮控制方法的进一步改进，步骤S1进一步包括：
[0012]S11.通过试验测定在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线；
[0013]S12.将上述在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线上传至云平台进行存储。
[0014]进一步，步骤S2进一步包括：
[0015]S21.燃料电池每次关机时，将其关机时间上传至云平台进行存储；
[0016]S22.在燃料电池本次开机时，燃料电池系统向云平台发出获取上一次关机时间的指令，获取燃料电池上一次关机时间，进而确定静置时间；
[0017]S23.获取当前时刻的环境压力、环境温度，燃料电池系统向云平台继续发出获取与当前时刻的环境温度、环境温度匹配的氢腔内氢气浓度变化曲线的指令，获取相应的氢腔内氢气浓度变化曲线；
[0018]S24.根据获取的氢腔内氢气浓度变化曲线，结合静置时间，得出当前时刻燃料电池氢腔内氢气浓度预测值。
[0019]另一方面，本专利技术实施例提供了使用上述方法的燃料电池系统，包括执行上述方法的控制器，还包括电堆、空气调控子系统、氢气调控子系统、冷却液调控子系统、尾排；其中，
[0020]冷却液调控子系统进一步包括散热器、加热器、节温器；其中，节温器的输入端接电堆的冷却液出口，其输出端一经散热器接电堆的冷却液进口，其输出端二经加热器接电堆的冷却液进口；
[0021]控制器，还用于控制空气调控子系统、氢气调控子系统、冷却液调控子系统的运行，以完成燃料电池系统的启动、运行、关机。
[0022]进一步，空气调控子系统进一步包括空压机、中冷器、增湿器、尾排节气门；其中，
[0023]电堆的空气进口依次经增湿器的支路一、中冷器接空压机的输出端，其空气尾气出口依次经增湿器的支路二、尾排节气门接尾排；
[0024]控制器的输出端接空压机、尾排节气门的控制端。
[0025]进一步，空气调控子系统还包括流量计、电控三通阀；其中，
[0026]流量计设于空压机的进气口处，用于获取进入空压机内的气体流量，发送至控制器；
[0027]电控三通阀设于空压机、中冷器之间，其输入端接空压机的输出端，其输出端一接中冷器，其输出端二接尾排，其控制端接控制器的输出端。
[0028]进一步，氢气调控子系统进一步包括氢源、减压阀、截止阀、引射器、分水件、近端排水阀、排气阀；其中，
[0029]引射器的射流入口依次经截止阀、减压阀接氢源，其引流入口接分水件的出气口，其汇流出口接电堆的氢气进口；分水件的进气口接电堆的氢气尾气出口，其出水口经近端排水阀接尾排，其出气口还经排气阀接尾排；
[0030]分水件的腔体内设置有液位传感器，用于实时获取分水件内液位高度，发送至控制器；
[0031]控制器的输出端接减压阀、截止阀、近端排水阀、排气阀的控制端。
[0032]进一步，氢气调控子系统还包括安全阀、开关阀、氢气循环泵；其中，
[0033]安全阀设于减压阀、截止阀之间，并与减压阀进行了集成；
[0034]分水件的出气口还依次经开关阀、氢气循环泵接电堆的氢气进口；
[0035]控制器的输出端还接安全阀、开关阀、氢气循环泵的控制端。
[0036]进一步，氢气调控子系统还包括主路比例阀和旁路比例阀；其中，
[0037]截止阀的输出端一路依次经主路比例阀、引射器接电堆的氢气进口，另一路经旁通比例阀接电堆的氢气进口；
[0038]板式换热器设于截止阀的前端，其输入端接安全阀，其输出端依次经截止阀、主路比例阀接引射器的射流入口。
[0039]进一步，氢气调控子系统还包括远端排水阀；并且，
[0040]电堆的氢气调控子系统的对侧底部设置有排水口，该排水口经远端排水阀接尾排。
[0041]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本专利技术的重要特征或必要特征，也无意限制本专利技术的范围。
附图说明
[0042]通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0043]图1示出了实施例1燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池自适应排氮控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.确定在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线；S2.在燃料电池本次开机时，获取燃料电池上一次关机时间、环境压力、环境温度，结合上述氢腔内氢气浓度变化曲线，预测当前时刻燃料电池氢腔内氢气浓度；S3.识别预测的燃料电池氢腔内氢气浓度是否低于目标浓度，如果是，控制燃料电池系统开机过程不进行排氮操作，否则，进一步根据预测的燃料电池氢腔内氢气浓度确定排氮时间，控制燃料电池系统开机过程执行该排氮时间的排氮操作。2.根据权利要求1所述的燃料电池自适应排氮控制方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：S11.通过试验测定在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线；S12.将上述在不同环境压力、不同环境温度下燃料电池关机静置不同时间的氢腔内氢气浓度变化曲线上传至云平台进行存储。3.根据权利要求2所述的燃料电池自适应排氮控制方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：S21.燃料电池每次关机时，将其关机时间上传至云平台进行存储；S22.在燃料电池本次开机时，燃料电池系统向云平台发出获取上一次关机时间的指令，获取燃料电池上一次关机时间，进而确定静置时间；S23.获取当前时刻的环境压力、环境温度，燃料电池系统向云平台继续发出获取与当前时刻的环境温度、环境温度匹配的氢腔内氢气浓度变化曲线的指令，获取相应的氢腔内氢气浓度变化曲线；S24.根据获取的氢腔内氢气浓度变化曲线，结合静置时间，得出当前时刻燃料电池氢腔内氢气浓度预测值。4.一种具有自适应排氮功能的燃料电池系统，其特征在于，包括执行权利要求1
‑
3任一项所述方法的控制器，还包括电堆、空气调控子系统、氢气调控子系统、冷却液调控子系统、尾排；其中，冷却液调控子系统进一步包括散热器、加热器、节温器；其中，节温器的输入端接电堆的冷却液出口，其输出端一经散热器接电堆的冷却液进口，其输出端二经加热器接电堆的冷却液进口；控制器，还用于控制空气调控子系统、氢气调控子系统、冷却液调控子系统的运行，以完成燃料电池系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕腾飞，赵兴旺，王鹏，请求不公布姓名，高明昭，周宝，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：