[發明專利]燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法

有效

• 申請號: 202010315251.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113540509B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉秀會;洪坡;楊紹軍;張禾;賈能鈾
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04303;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04701;H01M8/04828;H01M8/04955;H01M8/04992
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所(普通合伙) 11276
• 代理人: 劉云貴

本發明提供了一種燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法，包括使燃料電池系統的各個部件處于停機運轉模式；根據燃料電池系統的冷卻組件的狀態查表得到燃料電池系統停機過程預期的氫氣總消耗質量Mco；根據所有氫瓶的最高溫度Tmax、減壓閥入口端管路容積Vh、減壓閥入口端壓力Ph，減壓閥出口端管路容積Vl和減壓閥出口端壓力Pl，分別計算高壓管路內氫氣容納質量Mh和減壓閥后低壓管路內氫氣容納質量Ml；判斷預期的氫氣總消耗質量Mco是否大于等于Mh+Ml+△M，其中△M是預設的閾值，若“是”，保持至少一個氫瓶為開啟狀態并繼續執行正常停機過程。這種方法的優點在于：在不影響燃料電池系統停機過程的前提下，減少了高壓管路內存儲的氫氣質量，提高了安全性。

技術領域

本發明涉及燃料電池車輛控制領域，具體而言，涉及一種燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法。

背景技術

氫燃料電池是一種將氫與氧反應產生的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置，具有發電效率高，環境污染小等優點，因此被廣泛應用于汽車領域。燃料電池是一種電化學反應裝置，由氫氣容腔、氧氣容腔和膜電極組成，將氫氣和氧氣的化學能轉換為電能同時生成水，為維持一定的電化學反應速率，需要外界源源不斷供給氫氣和氧氣，氫氣電化學反應是在氫氣容腔內發生，氧氣電化學反應是在氧氣容腔內發生，膜電極提供質子傳導介質和電化學反應觸媒，容腔入口與電化學反應消耗物供給來源通過部件和管路連通，容腔內反應產物和反應物殘留物通過部件和管路與大氣連通而實施排出。

燃料電池系統的停機過程是指燃料電池系統的燃料電池停止對外輸出電能，且燃料電池系統由運轉狀態逐漸切換為非運轉狀態，并最終實施系統部件全部掉電且恢復部件設計應用初始狀態(比如閥門掉電后在自身結構和工作原理約束下恢復到關閉狀態)。需要注意的是在燃料電池系統的停機過程中需要使氫氣反應容腔內留有一定量的氫氣，如氫氣濃度過低則會加速電堆的老化，影響電堆壽命；而另一方面，燃料電池系統停機后其供氫管路里留存的氫氣會帶來安全隱患。

在現有的技術方案中氫瓶的瓶口閥在停機過程中會在預設的固定時間后關閉。在實際使用中，燃料電池在停機過程中需要消耗的氫氣會受到各種環境因素和車輛運行狀態的影響而發生變化。現有的技術方案因為無法對停機過程中的供氫量進行調整，所以不能保證在停機過程中氫瓶供給的氫氣量滿足停機的需要并盡量減少停機后供氫管路中留存的氫氣。

綜上所述，需要提供一種燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法，其能夠克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明旨在提供一種燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法，其能夠克服現有技術的缺陷。本發明的發明目的通過以下技術方案得以實現。

本發明的一個實施方式提供了一種燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法,其中所述燃料電池系統停機過程中的氫氣供給方法包括多個步驟：

步驟1：使燃料電池系統的各個部件處于停機運轉模式；

步驟2：根據燃料電池系統的冷卻組件的狀態查表得到燃料電池系統停機過程預期的氫氣總消耗質量Mco；

步驟3：獲取燃料電池系統的氫氣供給系統的從氫瓶瓶口閥到減壓閥入口端管路容積Vh、從減壓閥出口端到氫氣供給調節部件入口端管路容積Vl、減壓閥入口端管路氫氣壓力Ph和減壓閥出口端管路壓力Pl；

步驟4：獲取所有氫瓶的溫度中的最高溫度Tmax；

步驟5：根據所有氫瓶的最高溫度Tmax、減壓閥入口端管路容積Vh、減壓閥入口端壓力Ph、減壓閥出口端管路容積Vl和減壓閥出口端壓力Pl，使用非理想氣體狀態方程分別計算高壓管路內氫氣容納質量Mh和減壓閥后低壓管路內氫氣容納質量Ml；

步驟6：判斷預期的氫氣總消耗質量Mco是否大于等于Mh+Ml+△M，其中△M是預設的閾值，若“是”，執行步驟7；若“否”，執行步驟8；