[发明专利]一种燃料电池系统停机吹扫控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统停机吹扫控制方法及装置，燃料电池系统包括空气子系统、氢气子系统和电堆，空气子系统和氢气子系统分别与电堆连接，所述方法包括：S10：在启动燃料电池系统的停机吹扫后，关闭空气子系统的泄压阀和氢气子系统的排氢阀，并监测电堆阻抗值和进入电堆的氢气浓度值；S20：当氢气浓度值达到预设的第一浓度阈值时，控制排氢阀周期性开启，控制泄压阀开启；S30：当氢气浓度值达到预设的第二浓度阈值时，控制排氢阀和泄压阀关闭；S40：实时判断电堆阻抗值是否达到预设的目标阻抗；S50：若是，则停止吹扫；若否，则继续执行步骤S20‑S40。本发明能够有效的在停机吹扫过程中降低排放氢气的浓度，并节省氢气的消耗量。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统停机吹扫控制方法及装置。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此热效率高。目前在汽车领域，质子交换膜燃料电池的应用最为广泛，燃料电池反应所需的氢气和空气分别通过双极板阴阳极流场的传导进入气体扩散层，然后透过扩散层进入催化层；氢气被阳极催化剂颗粒吸附后离解为质子和电子。质子以水合质子的形式透过质子交换膜到达阴极催化层。电子无法通过质子交换膜，只能从外电路电子负载到达阴极。在阴极催化层处，氧原子、质子和电子在催化剂作用下发生电化学反应生成水。

一般的，燃料电池系统包括电堆、空气系统、氢气系统、冷却系统、电气系统以及相应控制系统。质子交换膜燃料电池在低温条件下启动会受到残余水和生成水结冰的阻碍，冰会填充催化层或扩散层孔隙，使电化学反应降低甚至停止，影响电堆的低温启动性能。所以在低温停机前，燃料电池系统会进行低温停机吹扫过程，在吹扫过程中要尽可能将电堆和子系统部件中的水汽吹扫干净，避免液态水的累积，防止再次启动时冰冻，无法或者需要长时间才能打开的情况。为了除尽电堆内部和部件管路的水，目前一般采用较大的空气和氢气流量进行持续几分钟的吹扫。

但是目前燃料电池的低温停机吹扫的控制方式容易导致尾排出口的氢气浓度较高，并且氢气消耗量较大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种燃料电池系统停机吹扫控制方法及装置，能够有效的在停机吹扫过程中降低排放氢气的浓度，并节省氢气的消耗量。

第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种燃料电池系统停机吹扫控制方法，所述燃料电池系统包括空气子系统、氢气子系统和电堆，所述空气子系统和所述氢气子系统分别与所述电堆连接，所述方法包括：

S10：在启动所述燃料电池系统的停机吹扫后，关闭所述空气子系统的泄压阀和所述氢气子系统的排氢阀，并监测电堆阻抗值和进入所述电堆的氢气浓度值；S20：当所述氢气浓度值达到预设的第一浓度阈值时，控制所述排氢阀周期性开启，控制所述泄压阀开启；S30：当所述氢气浓度值达到预设的第二浓度阈值时，控制所述排氢阀和所述泄压阀关闭；S40：实时判断所述电堆阻抗值是否达到预设的目标阻抗；其中，所述目标阻抗表示所述电堆内的含水量达到低温停机要求；S50：若是，则停止吹扫；若否，则继续执行步骤S20-S40。

可选的，所述控制所述泄压阀开启，包括：

控制所述泄压阀周期性开启；其中，所述泄压阀对应的一个周期时长与所述排氢阀对应的一个周期的时长相同。

可选的，所述控制所述泄压阀周期性开启，包括：

在每个周期中，控制所述泄压阀在预设时刻开启；其中，所述预设时刻为距离所述排氢阀开启之前预设时长的时刻；

控制所述泄压阀在所述排氢阀关闭时或之后关闭。

可选的，所述预设时长为1s～2s。

可选的，在每个周期中，控制所述排氢阀的开启时长和关闭时长的比例范围为：1:15～1:5。