燃料电池系统及用于控制其吹扫的方法技术方案

本申请涉及燃料电池系统及用于控制其吹扫的方法

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及用于控制其吹扫的方法


[0001]本公开涉及燃料电池系统及用于控制其吹扫
(purge)
的方法
。

技术介绍

[0002]燃料电池系统可以通过使用燃料电池堆产生电能
。
例如，当氢用作燃料电池堆的燃料时，它可以是解决全球环境问题的措施，因此已经持续进行对燃料电池系统的研究和开发
。
[0003]燃料电池系统可以包括产生电能的燃料电池堆
、
向燃料电池堆供应燃料
(
氢
)
的燃料供应装置
、
供应空气中的作为燃料电池堆的电化学反应所需的氧化剂的氧气的空气供应装置
、
执行水管理功能同时将燃料电池堆的反应热排到外部并控制燃料电池堆的操作温度的热管理系统
(TMS)、
以及控制燃料电池系统的整体操作的燃料电池系统控制器
。
[0004]燃料电池系统通过使作为燃料的氢与空气中的氧气在燃料电池堆中彼此反应来发电，并排出作为反应副产物的水和热量
。
在燃料电池系统中，因为由于燃料电池堆中的氢电极和空气电极中的气体浓度差异而发生交叉
(cross
‑
over)
，因此氢电极中的氢气扩散到空气电极，由此氢电极中的氢浓度下降，因此燃料电池堆的电池电压降低
。
为此，燃料电池系统通过吹扫氢排出残留的氢，以将氢电极中的氢浓度保持在特定范围内
。
[0005]然而，传统上，因为在氢的吹扫期间排出氢，因此氢被包含在排除的气体中，由此安全性可能会下降并且燃料效率可能会下降
。
为此，考虑到燃料的效率或排除的气体中的氢含量来调整吹扫频率，但是由于吹扫阀的老化或差压的增加，以相同吹扫频率排出的流体量改变，因此难以恒定地保持燃料电池的性能和效率
。

技术实现思路

[0006]本公开是为了解决相关技术中发生的上述问题而做出的，同时保持相关技术所实现的优点不变
。
[0007]本公开的一方面提供了一种燃料电池系统及用于控制其吹扫的方法，该燃料电池系统通过在吹扫期间根据燃料电池的电压和发电效率的变化而调整吹扫频率，来增强燃料电池的发电效率
。
[0008]本公开的另一方面提供了一种燃料电池系统，该燃料电池系统在其操作期间当燃料电池的发电效率降低时，搜索具有最大效率的吹扫频率，同时以单位时间为单位增加或减小吹扫频率
。
[0009]本公开要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员通过以下描述将清楚地理解本文未提及的任何其它技术问题
。
[0010]根据本公开的一方面，一种燃料电池系统包括：吹扫阀，其在穿过燃料电池堆的氢供应管线上排出氢；操作状态监测装置，其监测燃料电池堆的操作状态；以及控制器，其基于操作状态确定吹扫频率，并且参考所确定的吹扫频率来控制吹扫阀
。
[0011]在实施方式中，操作状态监测装置可以监测燃料电池堆的电流
、
电压
、
发电效率或
氢供应量中的至少一项或者其组合
。
[0012]在实施方式中，操作状态监测装置可以基于针对操作状态的平均值监测操作状态
。
[0013]在实施方式中，控制器可以确定燃料电池堆的发电效率达到最大效率点的第一吹扫频率
。
[0014]在实施方式中，控制器可以当燃料电池堆的发电效率的最大效率点在其操作期间改变时，在以特定时间段为单位调整吹扫频率的同时，搜索达到改变后的最大效率点的第二吹扫频率
。
[0015]在实施方式中，控制器可以基于燃料电池堆的效率和电压的变化，以特定时间段为单位增加或减小吹扫频率
。
[0016]在实施方式中，控制器可以当燃料电池堆的发电效率和电压变得高于前一时间点的发电效率和电压时，增加吹扫频率
。
[0017]在实施方式中，控制器可以当燃料电池堆的电压变得低于前一时间点的电压并且同时燃料电池堆的发电效率变得高于前一时间点的发电效率时，减小吹扫频率
。
[0018]在实施方式中，控制器可以在燃料电池堆的发电效率和电压变得低于前一时间点的发电效率和电压时，增加吹扫频率
。
[0019]在实施方式中，控制器可以在燃料电池堆的电压变得高于前一时间点的电压并且同时燃料电池堆的发电效率变得低于前一时间点的发电效率时，减小吹扫频率
。
[0020]根据本公开的另一方面，一种用于控制燃料电池系统的吹扫的方法包括：监测燃料电池堆的操作状态；以及基于操作状态确定吹扫频率；以及参考所确定的吹扫频率控制吹扫阀，吹扫阀在穿过燃料电池堆的氢供应管线上排出氢
。
[0021]在实施方式中，监测燃料电池堆的操作状态可以包括：监测燃料电池堆的电流
、
电压
、
发电效率或氢供应量中的至少一项或者其组合
。
[0022]在实施方式中，监测燃料电池堆的操作状态可以包括：基于针对操作状态的平均值监测操作状态
。
[0023]在实施方式中，控制吹扫阀可以包括：确定燃料电池堆的发电效率达到最大效率点的第一吹扫频率
。
[0024]在实施方式中，控制吹扫阀可以包括：当燃料电池堆的发电效率的最大效率点在其操作期间改变时，在以特定时间段为单位调整吹扫频率的同时，搜索达到改变后的最大效率点的第二吹扫频率
。
[0025]在实施方式中，搜索第二吹扫频率可以包括：基于燃料电池堆的效率和电压的变化，在以特定时间段为单位增加或减小吹扫频率的同时调整吹扫频率
。
[0026]在实施方式中，调整吹扫频率可以包括：当燃料电池堆的发电效率和电压变得高于前一时间点的发电效率和电压时，增加吹扫频率
。
[0027]在实施方式中，调整吹扫频率可以包括：当燃料电池堆的电压变得低于前一时间点的电压并且同时燃料电池堆的发电效率变得高于前一时间点的发电效率时，减小吹扫频率
。
[0028]在实施方式中，调整吹扫频率可以包括：在燃料电池堆的发电效率和电压变得低于前一时间点的发电效率和电压时，增加吹扫频率
。
[0029]在实施方式中，调整吹扫频率可以包括：在燃料电池堆的电压变得高于前一时间点的电压并且同时燃料电池堆的发电效率变得低于前一时间点的发电效率时，减小吹扫频率
。
附图说明
[0030]通过以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其它目的
、
特征和优点将更加清楚：
[0031]图1是例示根据本公开的实施方式的燃料电池系统的图；
[0032]图2是例示根据本公开的实施方式的燃料电池系统的控制的框图；
[0033]图
3A
和图
3B
是例示根据本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：吹扫阀，所述吹扫阀被配置为在穿过燃料电池堆的氢供应管线上排出氢；操作状态监测装置，所述操作状态监测装置被配置为监测所述燃料电池堆的操作状态；以及控制器，所述控制器被配置为基于所述操作状态确定吹扫频率，并且参考所确定的吹扫频率来控制所述吹扫阀
。2.
根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述操作状态监测装置被配置为：监测所述燃料电池堆的电流
、
电压
、
发电效率或氢供应量中的至少一项或者其组合
。3.
根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述操作状态监测装置还被配置为：基于针对所述操作状态的平均值监测所述操作状态
。4.
根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：确定所述燃料电池堆的所述发电效率达到最大效率点的第一吹扫频率
。5.
根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：当所述燃料电池堆的所述发电效率的所述最大效率点在所述燃料电池系统的操作期间改变时，在以特定时间段为单位调整所述吹扫频率的同时，搜索达到改变后的最大效率点的第二吹扫频率
。6.
根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：基于所述燃料电池堆的效率和电压的变化，以所述特定时间段为单位增加或减小所述吹扫频率
。7.
根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：当所述燃料电池堆的所述发电效率和所述电压变得高于前一时间点的发电效率和电压时，增加所述吹扫频率
。8.
根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：当所述燃料电池堆的所述电压变得低于前一时间点的电压，同时所述燃料电池堆的所述发电效率变得高于所述前一时间点的发电效率时，减小所述吹扫频率
。9.
根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：在所述燃料电池堆的所述发电效率和所述电压变得低于前一时间点的发电效率和电压时，增加所述吹扫频率
。10.
根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：在所述燃料电池堆的所述电压变得高于前一时间点的电压，同时所述燃料电池堆的所述发电效率变得低于所述前一时间点的发电效率时，减小所述吹扫频率
。11.
一种用于控制燃料电池系统的吹扫的方法，所述方法包括以下步骤：监测燃料电池堆的操作状态；基于所述操作状态确定吹扫频率；以及参考所确定的吹扫频率控制吹扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋世勋，李宣昊，
申请(专利权)人：现代摩比斯株式会社，
类型：发明
国别省市：