【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池控制系统领域，具体涉及一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法及其控制装置。
技术介绍
1、氢气被广泛认为是一种清洁能源，氢燃料电池是一种发电装置，利用氢气作为还原剂和氧气或空气作为氧化剂进行氧化还原反应，将化学能转化为电能并释放一定热量。这种发电装置具有高效率和无污染的优点，生成的唯一副产品是水。因此，氢燃料电池在汽车领域得到了积极推广和应用。在燃料电池运行期间，水是作为副产物与尾气一同排出的。然而，当燃料电池系统停止运行时，这些水无法排出。如果不对电堆和氢空回路进行吹扫处理，这些液态水会在电堆内部积聚，导致启动困难和性能下降。特别是在低温环境下(例如零下温度)，水容易结冰并刺穿质子交换膜。因此，在停机时对燃料电池的电堆、供氢和供空回路进行吹扫是非常重要的。另外，吹扫时间的控制也不容忽略，吹扫时间过长回造成电堆质子交换膜过干损伤电堆，吹扫时间过短导致电堆结冰损伤电堆或冷启动失败。
2、在现有的燃料电池系统采用的常规关机吹扫方法为：(1)使用恒流模式来控制dc负载电流，并通过监测阻抗和电堆特征参数来实现吹扫时长的控制。然而，这样会出现电堆电压波动范围较大，电堆流体分配不均匀的问题，导致电堆单体电池的吹扫程度不一致，相对偏差较大，从而降低了整个电堆的可靠性，该方法成本较高，技术实现难度较高。(2)直接定时吹扫，除了无法适应电堆运行状态的动态变化，例如负载变化、温度变化、湿度变化等之外，也可能会导致能耗的浪费，即在某些时刻电堆内部并不需要吹扫，仍然会进行吹扫操作，这会消耗额外的能量。定时吹扫无法适应地域
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，为了避免在停机后燃料电池中残存过多的水分，防止下一次启动时因电池内部大量结冰导致燃料电池启动失败，需要在燃料电池停机时进行吹扫。通过本控制方法燃料电池系统既可以有效识别当前状态下电堆吹扫所需要的时间，并基于识别到的时间对电堆进行吹扫，也可以抑制关机吹扫阶段电堆高电位。一方面避免因过长的吹扫时间造成电堆质子交换膜过干损伤电堆，也可以避免因过短的吹扫时间导致电堆结冰损伤电堆或冷启动失败，另一方面适当的吹扫时间还可以优化系统能量利用配置提高系统能量利用率，此外高电位的抑制还可以减少电堆气体扩散层的碳腐蚀提升电堆使用寿命。
2、本专利技术技术方案如下。
3、一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，包括如下步骤：
4、(1)当fcu控制器收到车辆发送的停机指令，系统自身先降载到怠速运行状态；
5、(2)fcu控制器接收远程数据监控平台数据获取系统所在区域当天可能的最低温度以及车辆的驾驶员的驾驶意图等数据，计算本次关机空气吹扫时间t1氢气吹扫时间t2；
6、t1＝(30+floor(e-t/30)，1)*60)*α
7、其中，函数y＝floor(x，1)的作用是将参数x沿绝对值减小的方向向下舍入，使其等于最接近的1的倍数取整，t表示环境温度，有效范围-30～60℃；fcu收到停机信号，并且收到整车钥匙信号处在on档或者整车驻车信号有效时，α＝0.5；fcu收到关机信号，并且检测整车钥匙信号从on档转到off档或者整车停车信号有效时，α＝1；t2＝(10+floor(e-t/30，1)*5)*α
8、其中，函数y＝floor(x，1)的作用是将参数x沿绝对值减小的方向向下舍入，使其等于最接近的1的倍数取整，t表示环境温度，有效范围-30～60℃；fcu收到停机信号，并且收到整车钥匙信号处在on档或者整车驻车信号有效时，α＝0.5；fcu收到关机信号，并且检测整车钥匙信号从on档转到off档或者整车停车信号有效时，α＝1；
9、(3)系统按照fcu计算的空气吹扫时间t1，进行吹扫，并且控制电堆平均单片电压低于0.75v；
10、(4)空气吹扫时间达到t1后，关闭空压机，阳极继续供应h2，仍进行拉载，期间控制电堆平均单片电压低于0.75v；
11、(5)当电堆最低单片电压低于0.4v，dcdc停止拉载，后电堆阳极侧进行h2吹扫；
12、(6)h2吹扫时间大于t2后，关闭系统所以阀门，隔绝外部氧气。
13、进一步地，步骤(2)中，所述t1的计算公式为：
14、t1＝(30+floor(e-t/30)，1)*60)*α；其中，函数y＝floor(x，1)的作用是将参数x沿绝对值减小的方向向下舍入，使其等于最接近的1的倍数取整，t表示环境温度，有效范围-30～60℃；fcu收到停机信号，并且收到整车钥匙信号处在on档或者整车驻车信号有效时，α＝0.5；fcu收到关机信号，并且检测整车钥匙信号从on档转到off档或者整车停车信号有效时，α＝1。
15、进一步地，步骤(2)中，所述t2计算公式为：
16、t2＝(10+floor(e-t/30，1)*5)*α；函数y＝floor(x，1)的作用是将参数x沿绝对值减小的方向向下舍入，使其等于最接近的1的倍数取整，t表示环境温度，有效范围-30～60℃；fcu收到停机信号，并且收到整车钥匙信号处在on档或者整车驻车信号有效时，α＝0.5；fcu收到关机信号，并且检测整车钥匙信号从on档转到off档或者整车停车信号有效时，α＝1。
17、一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法的控制装置，包括消音器、氢空混排管、氢气尾排管、加湿器、电堆、空气过滤器、流量计、空压机、中冷器、储氢瓶、氢气循环泵、引射器和汽水分离器；所述储氢瓶通过管道与电堆入口连接，所述空气过滤器通过管道与流量计、空压机、中冷器、加湿器顺次连接，所述加湿器要电堆连接；所述电堆出口与加湿器连接，所述加湿器与氢空混排管、消音器顺次连接，所述氢空混排管与氢气尾排管连接；所述电堆底部出口与汽水分离器的氢气入口连接，所述汽水分离器的氢气出口分别与引射器和氢气循环泵连接，所述引射器和氢气循环泵均连接于储氢瓶与电堆之间的管道上。
18、本专利技术装置还包括氢气中压压力传感器和h2低压压力传感器；所述氢气中压压力传感器位于储氢瓶与氢气循环泵之间的管道上；所述h2低压压力传感器位于引射器与电堆之间的管道上。
19、本专利技术装置还包括第一阀门，所述第一阀门位于氢空混排管与加湿器之间的管道上。
20、本专利技术装置还包括第二阀门，所述第二阀门设置于加湿器与电堆之间的管道上。
21、本专利技术装置还包括第三阀门，所述第三阀门通过管道分别与中冷器与电堆连接。
22、本专利技术装置还包括第四阀门和第五阀门，所述第四阀门和第五阀门设置于储氢罐与氢气循环泵之间的管道上。
23、本专利技术装置还包括第六阀门，所述第六阀门连接于汽水分离器的汽水排出口。
24、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
25、1、利用远程监控平台等手段获取系统所在区本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述T1的计算公式为：
3.根据权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述T2计算公式为：
4.权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法的控制装置，其特征在于，包括消音器(1)、氢空混排管(2)、氢气尾排管(3)、加湿器(4)、电堆(5)、空气过滤器(6)、流量计(7)、空压机(8)、中冷器(9)、储氢瓶(10)、氢气循环泵(12)、引射器(13)和汽水分离器(14)；所述储氢瓶(10)通过管道与电堆(5)入口连接；所述空气过滤器(6)通过管道与流量计(7)、空压机(8)、中冷器(9)、加湿器(4)顺次连接，所述加湿器(4)与电堆(5)连接；所述电堆(5)出口与加湿器(4)连接，所述加湿器(4)与氢空混排管(2)、消音器(1)顺次连接，所述氢空混排管(2)与氢气尾排管(3)连接；所述电堆(5)底部出口与汽水分离器(14)的氢气入口(b)连接，
5.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括氢气中压压力传感器(11)和H2低压压力传感器(15)；所述氢气中压压力传感器(11)位于储氢瓶(10)与氢气循环泵(12)之间的管道上；所述H2低压压力传感器(15)位于引射器(13)与电堆(5)之间的管道上。
6.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括第一阀门(V1)，所述第一阀门(V1)位于氢空混排管(2)与加湿器(4)之间的管道上。
7.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括第二阀门(V2)，所述第二阀门(V2)设置于加湿器(4)与电堆(5)之间的管道上。
8.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括第三阀门(V3)，所述第三阀门(V3)通过管道分别与中冷器(9)与电堆(5)连接。
9.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括第四阀门(V4)和第五阀门(V5)，所述第四阀门(V4)和第五阀门(V5)设置于储氢瓶(10)与氢气循环泵(12)之间的管道上。
10.根据权利要求4所述控制装置，其特征在于，还包括第六阀门(V6)，所述第六阀门(V6)连接于汽水分离器(14)的汽水排出口(c)。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述t1的计算公式为：
3.根据权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述t2计算公式为：
4.权利要求1所述一种燃料电池系统电堆关机吹扫控制方法的控制装置，其特征在于，包括消音器(1)、氢空混排管(2)、氢气尾排管(3)、加湿器(4)、电堆(5)、空气过滤器(6)、流量计(7)、空压机(8)、中冷器(9)、储氢瓶(10)、氢气循环泵(12)、引射器(13)和汽水分离器(14)；所述储氢瓶(10)通过管道与电堆(5)入口连接；所述空气过滤器(6)通过管道与流量计(7)、空压机(8)、中冷器(9)、加湿器(4)顺次连接，所述加湿器(4)与电堆(5)连接；所述电堆(5)出口与加湿器(4)连接，所述加湿器(4)与氢空混排管(2)、消音器(1)顺次连接，所述氢空混排管(2)与氢气尾排管(3)连接；所述电堆(5)底部出口与汽水分离器(14)的氢气入口(b)连接，所述汽水分离器(14)的氢气出口(a)分别与引射器(13)和氢气循环泵(12)连接，所述引射器(13)和氢气循环泵(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶旭宏，梁振宏，鲁亮，杨强，
申请(专利权)人：广东云韬氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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