[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)及其低溫吹掃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010047923.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111224131B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何一凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海重塑能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04119
• 分類號(hào): H01M8/04119;H01M8/04537
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧杰

本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)及其低溫吹掃方法，所述低溫吹掃方法包括以下步驟：燃料電池系統(tǒng)執(zhí)行低溫吹掃，通過冷卻系統(tǒng)將進(jìn)入電堆的冷卻液的溫度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)溫度范圍，使燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣冷凝成液態(tài)水；在低溫吹掃中，調(diào)節(jié)電堆的電流至最小電流值，使電堆以最小電流值進(jìn)行拉載，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測陽極流阻和陰極流阻，判斷陽極流阻和陰極流阻是否均為穩(wěn)定值，若陽極流阻和陰極流阻中至少一個(gè)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則燃料電池系統(tǒng)繼續(xù)低溫吹掃；若陽極流阻和陰極流阻均為穩(wěn)定值，則燃料電池系統(tǒng)結(jié)束低溫吹掃。本發(fā)明不需要在燃料電池系統(tǒng)上增設(shè)多余的傳感器，更全面地考慮燃料電池系統(tǒng)的吹掃狀態(tài)，更準(zhǔn)確地完成低溫長吹掃過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種燃料電池系統(tǒng)及其低溫吹掃方法。

背景技術(shù)

燃料電池系統(tǒng)是通過氫氧反應(yīng)生成水并對(duì)外供電的發(fā)電裝置，在低溫環(huán)境下，系統(tǒng)內(nèi)部流道、氣體擴(kuò)散層或管路中的水凝結(jié)后產(chǎn)生冰，其膨脹作用導(dǎo)致燃料電池系統(tǒng)部件或燃料電池電堆產(chǎn)生機(jī)械損傷，故需要在燃料電池系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)進(jìn)行吹掃，避免損傷燃料電池系統(tǒng)。

現(xiàn)有的吹掃方式有通過車載交流阻抗估計(jì)電堆內(nèi)阻的方式進(jìn)行吹掃，即通過實(shí)時(shí)監(jiān)控電堆阻抗大小進(jìn)行吹掃，當(dāng)電堆阻抗大于一定值后停止吹掃。該方法采用高頻電流激勵(lì)電堆，并同步采集電堆電流和端電壓進(jìn)行高頻阻抗分析。故該方法需要額外增加一些電子器件，如高精度、高響應(yīng)速度、高采樣速率的電流電壓傳感器，增加了系統(tǒng)成本。同時(shí)該方法易受到外部電磁環(huán)境以及系統(tǒng)內(nèi)固有噪聲等的干擾，對(duì)電堆內(nèi)阻計(jì)算產(chǎn)生一定的誤差。另一方面電堆內(nèi)阻在質(zhì)子交換膜較濕情況下差異較小，若電堆的低溫吹掃不要求將膜吹偏干，則該方案更加難以進(jìn)行合理吹掃。同時(shí)該方案只關(guān)注電堆的干濕狀態(tài)，并未全面考慮系統(tǒng)整體液態(tài)水吹掃情況。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種燃料電池系統(tǒng)及其低溫吹掃方法，不需要在燃料電池系統(tǒng)上增設(shè)多余的傳感器，通過低成本、更簡易的燃料電池系統(tǒng)架構(gòu)，更全面地考慮燃料電池系統(tǒng)的吹掃狀態(tài)，更準(zhǔn)確地完成低溫長吹掃過程。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)的低溫吹掃方法，所述燃料電池系統(tǒng)包括電堆、向電堆供給燃料的陽極系統(tǒng)、向電堆供給氧化劑的陰極系統(tǒng)以及冷卻電堆的冷卻系統(tǒng)，所述低溫吹掃方法包括以下步驟：

燃料電池系統(tǒng)執(zhí)行低溫吹掃，通過冷卻系統(tǒng)將進(jìn)入電堆的冷卻液的溫度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)溫度范圍，使燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣冷凝成液態(tài)水；在低溫吹掃中，調(diào)節(jié)電堆的電流至最小電流值，使電堆以最小電流值進(jìn)行拉載，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測陽極流阻和陰極流阻，判斷陽極流阻和陰極流阻是否均為穩(wěn)定值，若陽極流阻和陰極流阻中至少一個(gè)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則燃料電池系統(tǒng)繼續(xù)低溫吹掃；若陽極流阻和陰極流阻均為穩(wěn)定值，則燃料電池系統(tǒng)結(jié)束低溫吹掃。

優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)在執(zhí)行低溫吹掃前獲取關(guān)機(jī)命令，預(yù)判關(guān)機(jī)后燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度是否低于警戒低溫值，若否則燃料電池系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，若是則低溫吹掃。

優(yōu)選地，所述陽極流阻的測試過程為：在所述陽極系統(tǒng)中，獲取向所述電堆內(nèi)供燃料的燃料進(jìn)氣壓值，獲取從所述電堆內(nèi)向外排氣的燃料出氣壓值，計(jì)算燃料進(jìn)氣壓值與燃料出氣壓值之間的差值，所述差值為所述陽極流阻。

優(yōu)選地，所述陰極流阻的測試過程為：在所述陰極系統(tǒng)中，檢測向所述電堆內(nèi)供氧化劑的氧化劑進(jìn)氣壓值，所述氧化劑進(jìn)氣壓值為所述陰極流阻。

優(yōu)選地，在所述陽極流阻和陰極流阻均為穩(wěn)定值且燃料電池系統(tǒng)結(jié)束低溫吹掃前，需判斷進(jìn)入電堆內(nèi)的冷卻液的液溫是否低于預(yù)設(shè)溫度，若是則燃料電池系統(tǒng)結(jié)束低溫吹掃，若否則判斷第一次液溫判斷和最后一次液溫判斷之間的液溫判斷總時(shí)長是否超過預(yù)設(shè)時(shí)長，若液溫判斷總時(shí)長超過預(yù)設(shè)時(shí)長，則燃料電池系統(tǒng)結(jié)束低溫吹掃，若液溫判斷總時(shí)長不超過預(yù)設(shè)時(shí)長，則繼續(xù)執(zhí)行低溫吹掃。