[發明專利]一種車載燃料電池發電系統的關機吹掃系統和吹掃方法

有效

• 申請號: 201110449224.7
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102522582A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 江洪春;侯中軍;明平文;劉常福;楊景官;王克勇;王仁芳;呂顏輝;胡軍;林業發
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;B60L11/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德

技術領域

本發明屬于質子交換膜燃料電池領域，尤其涉及質子交換膜燃料電池發電系統關機吹掃控制系統和吹掃控制方法。

技術背景

現有技術中，車載燃料電池發電系統關機吹掃都是采取固定的方式進行，收到整車的關機命令以后，切斷燃料電池繼電器，以蓄電池為主動力電源進行吹掃，吹掃采用固定的方法，空氣泵吹掃速率固定、尾排閥定時排放。現有技術的不足是：1、由于不同的環境溫度和不同的燃料電池溫度下燃料電池內部的液態水量是有差異的，不能根據不同的環境溫度和燃料電池溫度控制吹掃，達不到最佳吹掃效果；2、吹掃是在燃料電池關閉狀態下進行，需用輔助電源提供吹掃動力，蓄電池的電量是有限的，一般最大不允許超過2分鐘，如果吹掃時間過長，輔助電源電量無法滿足消耗需求，將出現饋電現象。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于車載燃料電池發電系統的關機吹掃控制系統和控制方法，加強關機時對燃料電池發電系統內液態水吹掃，根據環境溫度與燃料電池溫度來確定關機時的空氣速率和氫氣尾排周期，用燃料電池本身發出的電量來滿足吹掃要求，不用蓄電池供電，實現自身發電供自身吹掃使用。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種車載燃料電池發電系統的關機吹掃系統，主要包括燃料電池、整車控制器、燃料電池控制器、動力輸出繼電器、空氣泵和氫氣尾排電磁閥，整車控制器與燃料電池控制器通過數據線通訊，燃料電池通過動力輸出繼電器向外輸出電量，燃料電池控制器通過數據線控制燃料電池的運行，其特征在于所述用于車載燃料電池發電系統的關機吹掃系統還包括燃料電池溫度采集裝置和環境溫度采集裝置，燃料電池溫度采集裝置和環境溫度采集裝置通過數據線向燃料電池控制器傳輸溫度數據，燃料電池控制器根據獲得的溫度數據控制關機時吹掃。

本發明所述的一種車載燃料電池發電系統的關機吹掃系統的吹掃方法，包括整車關機時用空氣泵對燃料電池進行吹掃，其特征在于所述吹掃方法還包括預關機過程，所述預關機過程包括以下步驟：

1)整車控制器發出整車關機信號后，燃料電池控制器發出預關機指令，使燃料電池動力輸出繼電器保持吸合狀態，保持空氣泵運行和氫氣尾排電磁閥運行，控制燃料電池的空氣和氫氣的流量，使燃料電池處于滿足吹掃所需功率的輸出狀態；

2)根據燃料電池溫度采集裝置和環境溫度采集裝置采集的溫度數據用相對應的吹掃氣體速率、尾排電磁閥排氣周期和吹掃時長對燃料電池進行吹掃；

3)吹掃完成后，燃料電池控制器向整車控制器返回預關機完成信號，燃料電池控制器切斷燃料電池動力輸出繼電器，使燃料電池關機，同時整車控制器切斷其它輔助電源，完成關機。

本發明所述一種車載燃料電池發電系統的關機吹掃系統的吹掃方法，其特征在于所述根據燃料電池溫度采集裝置和環境溫度采集裝置采集的溫度數據用相對應的吹掃氣體速率、尾排電磁閥排氣周期和吹掃時長對燃料電池進行吹掃是：將燃料電池溫度劃分為m個溫度區間，將環境溫度劃分為n個溫度區間，m和n為1～8的整數，每個溫度區間對應一個溫度范圍，根據燃料電池溫度采集裝置采集的溫度所在的溫度區間m和環境溫度采集裝置采集的溫度所在的溫度區間n，確定該m和n組合下的吹掃氣體速率、尾排電磁閥排氣周期和吹掃時長，燃料電池溫度和環境溫度低則吹掃氣體速率高，尾排電磁閥排氣周期短，吹掃時長長。吹掃氣體速率由空氣泵的轉速控制。

本發明的原理是：在不同環境溫度和不同燃料電池溫度下，燃料電池內的反應生成的液態冷凝水的量是不同的，根據這種不同環境溫度和不同燃料電池溫度下，燃料電池內的不同的液態水量控制吹掃氣體的速率、氫氣尾排電磁閥排放周期和吹掃時長。同時，使燃料電池處于小功率發電狀態，僅提供用于吹掃的電力，由于功率較小，產生的水較少，并且在大的空氣流量下，產生的水很容易被吹掃凈。理論上對化工工藝管線的吹掃流速一般要求不低于20米/秒，本發明的燃料電池相當于工藝管線，按照化工管線要求對其吹掃，高流速、高壓力會加快物質的流動。通過調節空氣泵的轉速來提高燃料電池內的吹掃壓力和流量，進而提高吹掃流速，達到吹盡空氣反應界面液態水的目的；調節氫氣尾排電磁閥的開合，脈沖排出燃料電池內氫反應界面，由于濃度差效應自空氣反應界面，滲透過來的液態水。

本發明的有益效果是：

1、以小輸出功率提供足夠大的氣量的方式來吹掃燃料電池，燃料電池在該功率下反應生成水也將被吹凈；

2、吹掃過程不使用蓄電池的電量，依靠燃料電池發電系統本身發出的電力，供應吹掃所需電量，可有效防止因關機吹掃導致的蓄電池饋電；