[发明专利]氢气燃料供应控制方法、燃料电池及汽车

说明书

本发明公开了一种燃料电池的氢气燃料供应控制方法、燃料电池及汽车，在本申请提供的氢气燃料供应控制方法中，通过控制燃料电池在停机过程中氢气瓶阀的提前关闭，使得停机完成之后管路的氢气正好消耗完毕，从而使减压阀以及氢气喷射器前后两端压力处于平衡状态，该方法有效地解决了系统停放期间减压阀以及喷射器的机械疲劳问题，有效的提高了其耐久性，进而达到延长其使用寿命延长的目的。同时该方法可以防止系统在停放期间氢气喷射器发生内漏时，氢气喷射器前端的高压气体进入电堆氢腔，导致电堆膜电极的氢空两侧承受较大压差而损坏；该方法可以防止系统在停放期间，氢气喷射器与氢气瓶之间管路发生外泄露，而导致的系统氢安全问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池气体控制技术领域，特别涉及一种氢气燃料供应控制方法。本发明还涉及一种燃料电池。本发明又涉及一种包括上述燃料电池的汽车。

背景技术

燃料电池由于其环境友好、能量转换效率高等优点，而被广泛应用于新能源汽车领域。在燃料电池的汽车中，需要一套高压氢系统负责储氢和供氢，储氢一般使用高压氢气瓶，常见的有35MPa和70MPa两种规格；供氢则是采用减压阀将氢气瓶的高压氢气降至燃料电池系统氢气喷射器可用的压力范围。

车载燃料电池系统储氢供氢的示意图，高压氢气储存在氢气瓶中，通过对瓶阀的控制，可将氢气释放出来，经过减压阀把压力从几十MPa降至几MPa，然后经由氢气喷射器输出给燃料电池电堆。

传统的燃料电池正常停机中，都有不同程度的带载吹扫过程，在该过程中仍然会消耗氢气，所以氢气瓶会持续打开直至停机结束，那么如果按照此策略执行，燃料电池汽车熄火停止之后，氢气减压阀前端的高压管路仍然保持着几MPa至几十MPa的压力，其后端也依然是几MPa的压力，那么减压阀也就一直处于工作受压状态。同理，在燃料电池汽车熄火停止之后，氢气喷射器前端管路会有几MPa的压力，其后端由于连接燃料电池电堆其压力一般接近常压。如果车辆长时间停放，减压阀以及氢气喷射器内部的机械部件则一直处于疲劳状态，导致减压阀和氢气喷射器的使用寿命缩短。

因此，如何延长减压阀和氢气喷射器的使用寿命，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢气燃料供应控制方法，以延长减压阀和氢气喷射器的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种燃料电池。本发明又一目的是提供一种包括上述燃料电池的汽车。

为实现上述目的，本发明提供一种氢气燃料供应控制方法，包括步骤：

A1、控制装置接收停机指令信号；

A2、氢气瓶处于打开状态，控制装置计算停机过程的剩余氢耗摩尔量N及氢气瓶至氢气喷射器之间含氢摩尔量n，其中F是法拉第常数，t为剩余停机吹扫时长，I为吹扫电流，m为电堆节数，η为停机过程中相应排氢频率下的氢气利用率；V1为减压阀与所述氢气瓶之间气体通道的体积，P1为减压阀上游气体压力，T为气体温度，V2为减压阀与氢气喷射器之间气体通道的体积，P2为减压阀下游气体压力，R为气体常数；

A3、若N≤n，进入步骤A4，若否，则返回步骤A2；

A4、关闭氢气阀。

一种燃料电池，包括：

氢气瓶；

进气口与所述氢气瓶出口连接的上游管路；

与所述上游管路出气口连接的减压阀；

安装在所述上游管路上的第一压力传感器；

进气口与所述减压阀出气口连接的下游管路；

安装在所述下游管路上的第二压力传感器7和氢气喷射器；

与所述下游管路出气口连接的燃料电池电堆，所述下游管路包括连接所述减压阀与所述氢气喷射器的第一下游管路及连接所述氢气喷射器；