【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢燃料电池，尤其是涉及一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是一种电化学反应装置。在交通运输领域较为常见的是氢质子交换膜燃料电池，可以将氢气和氧气中存储的化学能转换为电能并生成水，氢气往往来自氢气存储装置(比如高压氢气瓶)，而氧气可来自空气或者存储有氧气的气瓶。
2、氢燃料电池系统是由燃料电池电堆、燃料电池包、空气供给系统、氢气供给循环系统、冷却液供给系统、电气系统和控制系统组成的总成系统。空气供给系统为质子交换膜燃料电池堆源源不断提供新鲜氧气、排出废弃低浓度氧气和电化学反应生成水的一套装置，并满足质子交换膜燃料电池堆入口空气压力和入口空气流量的要求。氢气供给循环系统为质子交换膜燃料电池堆源源不断提供新鲜氢气、排出废弃低浓度氮气和电化学反应生成水的一套装置，并满足质子交换膜燃料电池堆入口氢气压力和入口氢气流量的要求。冷却液供给系统，是为质子交换膜燃料电池堆提供冷却的一套装置，利用冷却液与燃料电池电堆进行热交换，以满足质子交换膜燃料电池堆冷却液入口温度和冷却液出口温度的要求。电气系统，是按照氢燃料电池系统电输出要求，执行燃料电池电堆输出电流恒定模式(即保持燃料电池电堆输出电流恒定，无论燃料电池电堆输出电压如何变化)、或者执行燃料电池电堆输出电压恒定模式(即保持燃料电池电堆输出电压恒定，无论燃料电池电堆输出电流如何变化)、或者执行燃料电池电堆输出功率恒定模式(即保持燃料电池电堆输出功率恒定，无论燃料电池电堆输出电流或输出电压如何变化变化)。控制系统，是按照氢燃
3、氢质子交换膜燃料电池因其效率高、无污染、运行温度低、低噪声等优点而被广泛应用于交通运输领域，尤其是公交车、物流车、重型卡车等。燃料电池电堆是将多片质子交换膜燃料电池单片串联在一起，配合燃料电池电堆的两侧端板形成压紧固定。燃料电池电堆氢气容腔是燃料电池电堆内所有燃料电池单片的氢气反应容腔连接在一起形成的总容腔结构。燃料电池电堆空气容腔是燃料电池电堆内所有燃料电池单片的空气反应容腔连接在一起形成的总容腔结构。
4、在交通运输领域，当车辆驾驶员准备长时间停放车辆时，车载氢质子交换膜燃料电池系统必须根据停机指令执行一系列停机操作，最终使得燃料电池电堆氢气容腔内充满氢气、燃料电池电堆空气容腔内氧气被完全消耗，燃料电池电堆氢气容腔和空气容腔处在氢气还原氛围中，保证燃料电池电堆内部催化剂不会被氧气所氧化。燃料电池电堆内部催化剂决定了燃料电池电堆的输出性能和寿命。
5、然而对于“有增湿器且增湿器空气容腔是氢燃料电池系统停机后的燃料电池电堆空气总容腔的一部分”的氢燃料电池系统来说，现阶段燃料电池电堆空气容腔容积与增湿器空气容腔容积较为相近，只有当燃料电池电堆空气容腔内的氧气和增湿器空气容腔内的氧气全部都被消耗完，才表明燃料电池电堆空气总容腔(燃料电池电堆空气容腔与增湿器空气容腔连通形成的总容腔)的氧气被消耗完。如果在氢燃料电池系统停机过程中只消耗了燃料电池电堆空气容腔内的氧气而没有消耗增湿器空气容腔内的氧气，那么增湿器空气容腔内的氧气就会在氢燃料电池系统停机后缓慢扩散到燃料电池电堆空气容腔并在膜电极上发生反应继续消耗燃料电池电堆内的氢气，使得在氢燃料电池系统停机后的燃料电池电堆内的氢气总量不断下降，从而缩短了燃料电池电堆的氢气还原氛围的持续时间。
6、现有技术方案是对于“有增湿器且增湿器空气容腔是氢燃料电池系统停机后的燃料电池电堆空气总容腔的一部分”的氢燃料电池系统，在氢燃料电池系统停机过程中，调控燃料电池电堆输出电流以消耗燃料电池电堆空气容腔内的氧气。对于这种“有增湿器且增湿器空气容腔是氢燃料电池系统停机后的燃料电池电堆空气总容腔的一部分”的氢燃料电池系统来说，在氢燃料电池系统停机过程中空气供给系统的燃料电池电堆空气容腔和增湿器空气容腔内的气体基本处于不流动状态，在增湿器空气容腔内的氧气尚未来得及扩散到燃料电池电堆空气容腔的时候，氢燃料电池系统的停机过程就结束了，没有从根本上消耗掉燃料电池电堆空气总容腔内残留的氧气。
7、因此，有必要提出一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，以尽可能消耗掉燃料电池电堆空气总容腔内的氧气。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，通过利用燃料电池电堆空气总容腔的压力与环境压力的压力差，排出其中的空气，并消耗掉燃料电池电堆空气容腔与增湿器空气容腔连通形成的燃料电池电堆空气总容腔内的氧气，从而延长氢燃料电池系统停机后的燃料电池电堆的氢气还原氛围的持续时间。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，包括以下步骤：
4、s1：指令氢燃料电池系统处于停止工作状态；
5、s2：通过控制系统调控空压机处于工作状态；调控电控三通阀，使干空气进入燃料电池电堆空气总容腔；调控空压机转速和氢气喷射阀，使空气压力和氢气压力分别达到设定的第一目标空气压力值和第一目标氢气压力值；
6、s3：基于s2中的状态条件，通过控制系统调控电气系统使燃料电池电堆输出电流，执行主动放电过程，以消耗燃料电池电堆空气容腔内的氧气；
7、s4：基于s3中的状态条件，通过控制系统关闭电控三通阀，使干空气不能进入燃料电池电堆空气总容腔，并将燃料电池电堆空气总容腔中的空气通过排气节气门排出；
8、s5：基于s4中的状态条件，通过控制系统调控电控三通阀，使干空气能进入燃料电池电堆空气总容腔；调控空压机转速，使空气压力到达设定的第三目标空气压力值；
9、s6：基于s5中的状态条件，通过控制系统调控电气系统使燃料电池电堆输出电流，执行主动放电过程，以消耗燃料电池电堆空气容腔内的氧气，同时通过关闭电控三通阀，使干空气不能进入燃料电池电堆空气总容腔，并调控空压机处入停止工作状态；
10、s7：基于s6中的状态条件，通过控制系统调控电控三通阀，使燃料电池电堆空气总容腔的空气反向流入电控三通阀而排出，从而实现去除增湿器中残留氧气，结束氢燃料电池系统停机过程。
11、进一步地，s2中，所述空气压力为燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力；
12、所述氢气压力为燃料电池电堆氢气容腔的氢气供给歧管入口的氢气压力；
13、具体调控过程为：调控电控三通阀开预设角度，使经过空压机升温升压后的干空气从所述电控三通阀第一出口进入燃料电池电堆空气总容腔，同时关闭排气节气门。
14、进一步地，s3中，还包括使燃料电池电堆的输出电压低于第一电压阈值；更进一步地，所述第一电压阈值根据燃料电池电堆技术水平而设定。
15、进一步地，s4中，通过关闭电控三通阀，使经过空压机升温升压后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S2中，所述空气压力为燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力；
3.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S3中，还包括使燃料电池电堆的输出电压低于第一电压阈值。
4.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S4中，通过关闭电控三通阀，使经过空压机升温升压后的干空气不能从电控三通阀第一出口进入燃料电池电堆空气总容腔，同时开启排气节气门，并利用当前燃料电池电堆空气总容腔压力与环境压力的压力差，将燃料电池电堆空气总容腔的空气通过排气节气门排出。
5.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S4中，还包括使燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力到达设定的第二目标空气压力值。
6.根据权利要求1所述的一种用于
7.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S6中，还包括使燃料电池电堆的输出电压低于第二电压阈值。
8.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S6中，通过关闭电控三通阀，使经空压机升温升压后的干空气不能从电控三通阀第一出口进入燃料电池电堆空气总容腔。
9.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S7中，具体调控过程为：通过调控电控三通阀开预设角度，利用当前燃料电池电堆空气总容腔压力和环境压力的压力差，将燃料电池电堆空气总容腔的空气经电控三通阀第一出口反向流入电控三通阀而排出。
10.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，S7中，还包括使燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力到达设定的第四目标空气压力值。
...【技术特征摘要】
1.一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，s2中，所述空气压力为燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力；
3.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，s3中，还包括使燃料电池电堆的输出电压低于第一电压阈值。
4.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，s4中，通过关闭电控三通阀，使经过空压机升温升压后的干空气不能从电控三通阀第一出口进入燃料电池电堆空气总容腔，同时开启排气节气门，并利用当前燃料电池电堆空气总容腔压力与环境压力的压力差，将燃料电池电堆空气总容腔的空气通过排气节气门排出。
5.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系统控制方法，其特征在于，s4中，还包括使燃料电池电堆空气容腔的空气供给歧管入口的空气压力到达设定的第二目标空气压力值。
6.根据权利要求1所述的一种用于去除增湿器残留氧气的氢燃料电池系...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪坡，明平文，郑伟波，张存满，李冰，杨代军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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