【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于燃料电池系统的氢气吹扫系统。
技术介绍
1、安装在燃料电池车辆上的燃料电池系统可以包括燃料电池堆(其中堆叠有多个单元电池以利用氢气和氧气的电化学反应来发电)、用于将氢气(燃料)供应到燃料电池堆的氢气供应系统、用于将空气中的氧气(其为电化学反应所需的氧化剂)供应到燃料电池堆的空气供应系统，以及热和水管理系统，其在控制操作温度等的同时从燃料电池堆去除电化学反应热。
2、在这种燃料电池系统的操作期间，从氢罐经过调节器和氢气供应阀的氢气通过喷射器供应到燃料电池堆的阳极，然后完成上述反应以产生电。一部分氢气被再循环到阳极，其余氢气通过吹扫阀排放到外部以形成氢气吹扫。
3、氢气吹扫(通过氢气吹扫，氢气通过吹扫阀排放到外部的)可以定期执行，以将阳极的氢气浓度控制在一定水平并排放阳极中残留的冷凝水。
4、传统的吹扫阀可以包括具有氢气吹扫流动路径的主体部、打开和关闭氢气吹扫流动路径的膜件，以及根据通电/断电驱动膜件打开或关闭的驱动单元。
5、相应地，当驱动单元的电源接通时，氢气吹扫流动路径可以通过膜件的打开操作而打开，而当驱动单元的电源断开时，氢气吹扫流动路径可以由膜件的关闭操作而关闭。
6、在由于吹扫阀的驱动单元通电而引起的氢气吹扫流动路径打开状态下，氢气吹扫量可以与氢气吹扫流动路径的尺寸和燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差成比例地确定。
7、然而，如果燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差瞬间过压，从阳极排放的氢气吹扫量会过度增加，使得难以将阳极的氢气浓度控制在
8、此外，当阳极与阴极之间的压差大于适当范围时，随着吹扫阀的氢气吹扫流动路径的尺寸增加，氢气吹扫量过度增加，这可能存在问题，因为氢气消耗量可能增加，并且燃料电池堆内的氢气浓度估计(氢气吹扫量估计)的误差可能大大增加。
9、相反，当阳极与阴极之间的压差小于适当范围时，随着吹扫阀的氢气吹扫流动路径的尺寸减小，与氢气一起从阳极排放的水量减少，这可能存在问题，因为由于燃料电池堆中剩余水量的增加会发生溢流现象。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种氢气吹扫系统及其控制方法，并且更具体地，涉及一种氢气吹扫系统及其控制方法，该系统和方法能够通过调节吹扫阀的打开和关闭行程来调节打开量，从而恒定地确定从燃料电池堆排放的氢气吹扫量。
2、本专利技术的实施方式解决上述传统缺点。在实施方式中，通过允许根据燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差通过电流控制或pwm控制来调节吹扫阀对氢气吹扫流动路径的开度，氢气吹扫系统及其控制方法可以对于阳极与阴极之间的每个压差保持氢气吹扫量恒定，而与吹扫阀的氢气吹扫流动路径的尺寸无关。
3、本专利技术的实现方式或实施方式提供一种氢气吹扫系统，其包括燃料电池堆、具有氢气吹扫流动路径并安装在燃料电池堆的阳极的氢气出口上的吹扫阀，以及控制器，该控制器配置为对吹扫阀执行电流控制或pwm控制，以根据燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差来调节吹扫阀的氢气吹扫流动路径的开度。
4、在实施方式中，吹扫阀可以包括阀壳(氢气吹扫流动路径在其中形成，并且配置为与阳极的氢气出口连通)、安装在阀壳的外部上的驱动单元壳体、安装在驱动单元壳体的内径上并且通过控制器的电流控制或pwm控制将电流施加到的线圈，以及被设置成使得可在驱动单元壳体的中心中前后移动的柱塞，以及膜件，该膜件安装在柱塞的前端上，以根据施加到线圈的电流量通过柱塞的前后的行程来调节氢气吹扫流动路径的开度，其中通风孔穿过阀壳和驱动单元壳体，以将驱动单元壳体的内部空间保持在大气压。
5、控制器可以配置为在检查阳极与阴极之间的压差之后，使用阳极与阴极之间的每个压差的电流-氢气吹扫量映射数据对吹扫阀的线圈执行电流控制或pwm控制。
6、阀壳中的通风孔可以穿过用于密封阀壳的内部空间的第一o形环和用于密封氢气吹扫流动路径的第二o形环之间的区域。
7、此外，通气孔可以处于阀壳中，以使通风孔与大气连通。
8、此外，通风孔可配备薄膜过滤器，以用于防止湿气反向渗透。
9、在本专利技术的实现方式或实施方式中，一种用于控制氢气吹扫系统的方法包括由控制器检查燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差，由控制器基于阳极与阴极之间的每个压差的电流-氢气吹扫量映射数据来确定要施加到吹扫阀的电流量、通过控制器的电流控制或pwm控制将所确定的电流量施加到吹扫阀的线圈，以及根据施加到吹扫阀的线圈的电流量，通过柱塞的前后行程来调节吹扫阀的氢气吹扫流动路径的开度。
10、氢气吹扫流动路径的开度可以根据施加到线圈的电流量通过安装在柱塞前端上的膜件以及通过柱塞的前后行程来调节。
11、如果燃料电池堆的氢气浓度低于下限参考值，则控制器可以检查阳极与阴极之间的压差，并且如果在氢气吹扫流动路径的开度被调节之后燃料电池堆的氢气浓度大于上限参考值，则控制器可以执行用于关闭吹扫阀的关断控制。
12、在实施方式中，吹扫阀可以包括具有氢气吹扫流动路径的阀壳和其中安装有线圈和柱塞的驱动单元壳体，并且驱动单元壳体的内部空间可以通过通风孔和通气孔保持在大气压，该通风孔处于阀壳和驱动单元壳体中，该通气孔处于在阀壳中以与通风孔连通。
13、在实施方式中，如果在通过用于吹扫阀的电流控制或pwm控制调节氢气吹扫流动路径的开度之后，通过氢气吹扫流动路径排放到外部的包含氢气和水在内的流体的量不超过参考量的现象连续发生五次以上，则控制器可以确定吹扫阀故障。
14、在实施方式中，如果在通过用于吹扫阀的电流控制或pwm控制调节氢气吹扫流动路径的开度之后，通过氢气吹扫流动路径排放到外部的包含氢气和水在内的流体的量超过参考量的现象连续发生五次以上，则控制器可以确定吹扫阀故障。
15、在实施方式中，如果在通过用于吹扫阀的电流控制或pwm控制调节氢气吹扫流动路径的开度之后，包含氢气和水在内的流体没有通过氢气吹扫流动路径排放的现象连续发生五次以上，则控制器可以确定吹扫阀故障。
16、在实施方式中，如果在用于关闭吹扫阀的关断控制之后，包含氢气和水在内的流体通过氢气吹扫流动路径排放的现象连续发生五次以上，则控制器可以确定吹扫阀故障。
17、通过解决上述问题，本专利技术的实施方式可以提供以下效果。
18、第一，在实施方式中，对于阳极与阴极之间的每个压差，通过允许根据燃料电池堆的阳极与阴极之间的压差通过电流控制或pwm控制来调节吹扫阀对氢气吹扫流动路径的开度，从燃料电池堆排放的氢气吹扫量可以保持恒定。
19、第二，在实施方式中，通过在吹扫阀的阀壳和驱动单元壳体中具有通风孔和通气孔，以将驱动单元壳体的内部空间保持在大气压，根据施加到吹扫阀的线圈的电流量，柱塞的前后行程移动以及用于氢气吹扫流动路径的膜件的打开和关闭操作可以一致且平稳地执行。
20、第三，在实施方式中，无论吹扫阀的氢气吹扫流动路径的尺寸如何，从燃料电池堆排放的氢气吹扫量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氢气吹扫系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述吹扫阀包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器配置为在检查所述阳极与所述阴极之间的测得的压差之后，利用对于所述阳极与所述阴极之间的每个压差的电流-氢气吹扫量映射数据，对所述吹扫阀的所述线圈执行所述电流控制或所述PWM控制。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述阀壳中的所述通风孔穿透第一O形环与第二O形环之间的第一区域，其中，所述第一O形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于外部密封，并且其中，所述第二O形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于所述氢气吹扫流动路径密封。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述驱动单元壳体中的通气孔使所述通风孔与大气流体连通。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述通气孔包括设置于其中的被构造用于防止湿气反向渗透的膜过滤器。
7.一种用于控制氢气吹扫系统的方法，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的方法，
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述吹扫阀包括阀壳，所述阀壳具有从其穿过的所述氢气吹扫流动路径，并且所述阀壳具有驱动单元壳体，其中，所述线圈和所述柱塞安装在所述驱动单元壳体的内部空间中，并且
11.根据权利要求7所述的方法，还包括：
12.根据权利要求7所述的方法，还包括：
13.根据权利要求7所述的方法，还包括：
14.根据权利要求7所述的方法，还包括：
15.一种燃料电池车辆，包括：
16.根据权利要求15所述的燃料电池车辆，其中，所述吹扫阀包括：
17.根据权利要求16所述的燃料电池车辆，其中，所述控制器配置为在检查所述阳极与所述阴极之间的测得的压差之后，利用对于所述阳极与所述阴极之间的每个压差的电流-氢气吹扫量映射数据，对所述吹扫阀的所述线圈执行所述电流控制或所述PWM控制。
18.根据权利要求16所述的燃料电池车辆，其中，所述阀壳中的所述通风孔穿透第一O形环与第二O形环之间的第一区域，其中，所述第一O形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于外部密封，并且其中，所述第二O形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于所述氢气吹扫流动路径密封。
19.根据权利要求16所述的燃料电池车辆，其中，所述驱动单元壳体中的通气孔使所述通风孔与大气流体连通。
20.根据权利要求19所述的燃料电池车辆，其中，所述通气孔包括设置于其中的被构造用于防止湿气反向渗透的膜过滤器。
...【技术特征摘要】
1.一种氢气吹扫系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述吹扫阀包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器配置为在检查所述阳极与所述阴极之间的测得的压差之后，利用对于所述阳极与所述阴极之间的每个压差的电流-氢气吹扫量映射数据，对所述吹扫阀的所述线圈执行所述电流控制或所述pwm控制。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述阀壳中的所述通风孔穿透第一o形环与第二o形环之间的第一区域，其中，所述第一o形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于外部密封，并且其中，所述第二o形环被构造用于所述阀壳的所述第一区域相对于所述氢气吹扫流动路径密封。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述驱动单元壳体中的通气孔使所述通风孔与大气流体连通。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述通气孔包括设置于其中的被构造用于防止湿气反向渗透的膜过滤器。
7.一种用于控制氢气吹扫系统的方法，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的方法，其中，如果所述燃料电池堆的氢气浓度低于下限参考值，则检查测得的阳极与阴极之间的压差，并且
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述吹扫阀包括阀壳，所述阀壳具有从其穿过的所述氢气吹扫流动路径，并且...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。