一种燃料电池冷机吹扫控制方法及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开一种燃料电池冷机吹扫控制方法及燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域，该方法包括：获取燃料电池系统状态与环境信息；根据燃料电池系统状态与环境信息中的环境温度

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池冷机吹扫控制方法及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池冷机吹扫控制方法及燃料电池系统
。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种通过非燃烧途径将燃料的化学能转化为电能的装置，燃料电池与内燃机相比具有效率高
、
噪声小
、
有害气体排放少或无有害气体排放等优点，因此正快速发展和应用在汽车领域，另外，发展燃料电池技术也被认为是应对全球能源危机和环境污染问题的重要途径
。
目前，燃料电池系统的应用多以质子交换膜的电堆燃料电池系统为主，该类型燃料电池有非常多的优点，但是运行条件也比较苛刻
。
在低温情况下，如果电堆内部含水量较高，就可能存在冻堆的风险，冻堆的情况是不可逆的，会造成电堆内容结构的损坏且无法修复
。
为了避免燃料电池系统发生冻堆的情况，燃料电池系统在低温环境下关机时，会采用冷机吹扫来降低电堆内部含水量，但冷机吹扫不能简单粗暴的长时间吹扫，电堆内部过干也会造成电堆的损坏，降低电堆寿命
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种燃料电池冷机吹扫控制方法及燃料电池系统，以优化燃料电池系统运行条件，延长燃料电池系统使用寿命
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种燃料电池冷机吹扫控制方法，包括：
[0006]获取燃料电池系统状态与环境信息；所述燃料电池系统状态与环境信息包括：燃料电池起动模式
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度
、
电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度
、
电堆排气量和环境温度；
[0007]根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的环境温度
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度和燃料电池起动模式判断燃料电池系统是否满足冷机吹扫条件；
[0008]当满足冷机吹扫条件时，控制燃料电池系统执行冷机吹扫；
[0009]根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度和电堆排气量判断燃料电池系统是否满足关机条件；
[0010]当满足关机条件时，控制燃料电池系统关机
。
[0011]可选地，根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的环境温度
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度和燃料电池起动模式判断燃料电池系统是否满足冷机吹扫条件，具体包括：
[0012]当所述环境温度
、
所述电堆进水温度和所述电堆出水温度中任意一项低于设定温度值时，判断燃料电池系统满足冷机吹扫条件；
[0013]当所述燃料电池起动模式为冷启动模式时，判断燃料电池系统满足冷机吹扫条件；
[0014]当所述环境温度
、
所述电堆进水温度和所述电堆出水温度均不低于设定温度值，且所述燃料电池起动模式为常温启动模式时，判断燃料电池系统不满足冷机吹扫条件
。
[0015]可选地，控制燃料电池系统执行冷机吹扫，具体包括：
[0016]采用控制器控制加热器和冷却系统对电堆模块进行加热，将电堆模块的温度保持在设定温度范围内；
[0017]采用控制器控制供气系统对电堆模块的空气腔进行吹扫；
[0018]采用控制器控制供氢系统对电堆模块的氢气腔进行吹扫
。
[0019]可选地，根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度和电堆排气量判断燃料电池系统是否满足关机条件，具体包括：
[0020]根据所述电堆生成水质量
、
所述空气路进气湿度
、
所述空气路进气温度
、
所述空气路进气量
、
所述电堆排气口湿度
、
所述电堆排气温度和所述电堆排气量计算电堆模块含水量；
[0021]当所述电堆模块含水量不低于电堆模块关机含水量阈值时，判断燃料电池系统不满足关机条件；
[0022]当所述电堆模块含水量低于电堆模块关机含水量阈值时，判断燃料电池系统满足关机条件
。
[0023]可选地，根据所述电堆生成水质量
、
所述空气路进气湿度
、
所述空气路进气温度
、
所述空气路进气量
、
所述电堆排气口湿度
、
所述电堆排气温度和所述电堆排气量计算电堆模块含水量，具体公式为：
[0024][0025]其中，
δ
Stack
为电堆模块含水量；
k1为计算权重因子，
k2为检测值权重因子，且
k1+k2＝1；
m
H2o
为电堆生成水质量；
RH
AI
为空气路进气湿度；
K
TAI
为在空气路进气温度下，
100
％湿度水含量；
L
AI
为空气路进气量；
RH
out
电堆排气口湿度；
K
Tout
为在电堆排气温度下，
100
％湿度水含量；
L
out
为电堆排气量；
V
A
为电堆模块的空气腔和氢气腔的体积
。
[0026]可选地，控制燃料电池系统关机，具体包括：
[0027]采用控制器控制供气系统和供氢系统停止吹扫；
[0028]采用控制器控制电堆模块停止输出
。
[0029]可选地，所述设定温度值为
5℃。
[0030]可选地，所述设定温度范围为
65℃
～
70℃。
[0031]一种燃料电池系统，所述燃料电池系统采用了上述的燃料电池冷机吹扫控制方法，包括：电堆模块
、
加热器
、
冷却系统
、
供气系统
、
供氢系统和控制器；所述加热器分别与所述冷却系统和所述控制器连接；所述电堆模块与所述控制器连接；所述冷却系统
、
所述供气系统和所述供氢系统均分别与所述控制器和所述电堆模块连接；
[0032]其中，所述电堆模块用于将所述供气系统提供的空气和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池冷机吹扫控制方法，其特征在于，包括：获取燃料电池系统状态与环境信息；所述燃料电池系统状态与环境信息包括：燃料电池起动模式
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度
、
电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度
、
电堆排气量和环境温度；根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的环境温度
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度和燃料电池起动模式判断燃料电池系统是否满足冷机吹扫条件；当满足冷机吹扫条件时，控制燃料电池系统执行冷机吹扫；根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度和电堆排气量判断燃料电池系统是否满足关机条件；当满足关机条件时，控制燃料电池系统关机
。2.
根据权利要求1所述的燃料电池冷机吹扫控制方法，其特征在于，根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的环境温度
、
电堆进水温度
、
电堆出水温度和燃料电池起动模式判断燃料电池系统是否满足冷机吹扫条件，具体包括：当所述环境温度
、
所述电堆进水温度和所述电堆出水温度中任意一项低于设定温度值时，判断燃料电池系统满足冷机吹扫条件；当所述燃料电池起动模式为冷启动模式时，判断燃料电池系统满足冷机吹扫条件；当所述环境温度
、
所述电堆进水温度和所述电堆出水温度均不低于设定温度值，且所述燃料电池起动模式为常温启动模式时，判断燃料电池系统不满足冷机吹扫条件
。3.
根据权利要求1所述的燃料电池冷机吹扫控制方法，其特征在于，控制燃料电池系统执行冷机吹扫，具体包括：采用控制器控制加热器和冷却系统对电堆模块进行加热，将电堆模块的温度保持在设定温度范围内；采用控制器控制供气系统对电堆模块的空气腔进行吹扫；采用控制器控制供氢系统对电堆模块的氢气腔进行吹扫
。4.
根据权利要求1所述的燃料电池冷机吹扫控制方法，其特征在于，根据所述燃料电池系统状态与环境信息中的电堆生成水质量
、
空气路进气湿度
、
空气路进气温度
、
空气路进气量
、
电堆排气口湿度
、
电堆排气温度和电堆排气量判断燃料电池系统是否满足关机条件，具体包括：根据所述电堆生成水质量
、
所述空气路进气湿度
、
所述空气路进气温度
、
所述空气路进气量
、
所述电堆排气口湿度
、
所述电堆排气温度和所述电堆排气量计算电堆模块含水量；当所述电堆模块含水量不低于电堆模块关机含水量阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳平，朱维，杜道昶，李祥杰，李世征，
申请(专利权)人：海卓动力北京能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：