[发明专利]一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法，燃料电池发动机吹扫系统主要由：空气过滤器，空压机，中冷器，加湿器旁通阀，阳极吹扫切断阀，电堆空气入口切断阀，电堆空气出口切断阀，空气加湿器，背压阀，真空切断阀，氢气尾排阀，氢气循环泵，三通转向阀，氢气入口切断阀组成。本发明能够用较低的能耗在短时间内充分去除残余水含量。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法。

背景技术

影响燃料电池低温启动性能的因素有很多，其中非常重要的一个方面是电堆低温冷启动的初始含水量。

现有技术中通常是在燃料电池发动机停机后，对其阴极或阳极进行空气吹扫以降低残存水含量，从而提高低温冷启动成功率。具体而言，现有技术中通常是通过空压机对电堆阴极或阳极空气吹扫，达到固定时间后即认为残余水含量去除完成结束吹扫。

发明人认为，现有技术存在以下缺陷和不足：

1、短时间的空气吹扫并不能完全去除阴极或阳极、膜残存水含量；

2、当水含量降低到一定程度时，持续的空气出扫收效甚微；

3、长时间的空气吹扫会造成空压机耗能大大增加，降低发动机整体效率。

发明内容

本发明提供一种燃料电池发动机吹扫系统及其控制方法，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池发动机吹扫系统，包括：空气过滤器、空压机、中冷器、空气加湿器、氢气循环泵、氢气源；空气过滤器、空压机、中冷器、空气加湿器依次连接；氢气循环泵和氢气源连接；空气加湿器一端用于连接至电堆的阴极入口；氢气循环泵的入口用于连接至所述电堆的阳极出口；中冷器和电堆的阴极之间连接有加湿器旁通阀；中冷器和电堆的阳极入口之间连接有阳极吹扫切断阀；空气加湿器和电堆的阴极入口之间连接有电堆空气入口切断阀；空气加湿器和电堆的阴极出口之间连接有电堆空气出口切断阀；空气加湿器还连接有背压阀；电堆的阴极出口和氢气循环泵的入口之间连接有真空切断阀；电堆的阳极出口和氢气循环泵的入口之间连接有氢气尾排阀；电堆的阳极入口和氢气循环泵的出口之间连接有三通转向阀，三通转向阀的一端悬空；电堆的阳极入口和氢气源之间连接有氢气入口切断阀。

可选地，电堆的阴极入口、阴极出口、阳极入口和阳极出口分别设置有压力传感器，用于检测电堆的阴极或阳极的进出口压差。

可选地，氢气循环泵为一种容积式泵。

可选地，发动机停机后，通过冷却系统维持电堆处于大于0℃且大于环境温度；空压机和氢气循环泵运转；加湿器旁通阀、阳极吹扫切断阀、真空切断阀、氢气尾排阀、氢气入口切断阀关闭；电堆空气入口切断阀、电堆空气出口切断阀、背压阀打开；三通转向阀连通电堆的阳极入口和氢气循环泵的出口。

可选地，进行空气吹扫时，氢气尾排阀、加湿器旁通阀、阳极吹扫切断阀、背压阀打开；当阴极或阳极进出口压差不再变化且持续吹扫一定时间后，空压机停运，加湿器旁通阀、阳极吹扫切断阀、电堆空气入口切断阀、电堆空气出口切断阀、背压阀、氢气尾排阀关闭。

可选地，进行抽真空时，真空切断阀打开，三通转向阀中连接氢气循环泵的出口和空气的两端连通，氢气循环泵转速提高，当阴极或阳极压力不再变化且持续一定时间后，停运氢气循环泵。

可选地，当阴极或阳极压力恢复到大气压后，关闭真空切断阀，三通转向阀连通电堆的阳极入口和氢气循环泵的出口。