[發明專利]一種燃料電池吹掃系統以及控制方法

有效

• 申請號: 202011645123.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112751056B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 張揚;喬曌;王家恒;陳彬彬;張坤;姚成鑫;姚帥杰
• 申請（專利權）人: 安徽江淮汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04228;H01M8/04291;H01M8/04303;H01M8/04492;H01M8/04694;H01M8/04955
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 王徑武

本發明公開一種燃料電池吹掃系統以及控制方法，所述燃料電池吹掃的控制方法包括以下步驟：在電堆停止發電且開啟吹掃之后，獲取空氣系統和氫氣系統的吹掃預設參數、以及熱管理系統的控制參數；根據所述吹掃預設參數控制所述空壓機轉速、所述氫進比例閥開度以及所述氫氣循環泵轉速，并根據所述熱管理系統的控制參數控制選擇連通所述散熱支路和所述加熱支路，并控制對應的所述散熱器與所述加熱器的啟閉；獲取所述電堆內交流阻抗的變化值，并根據所述電堆內阻的變化值控制堆內吹掃結束。通過所述加熱支路與所述散熱支路的切換，加快吹掃所述電堆內的水分。

技術領域

本發明涉及汽車燃料電池領域，特別涉及一種燃料電池吹掃系統以及控制方法。

背景技術

燃料電池是一種把燃料的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的化學裝置。主流車載燃料電池使用質子交換膜燃料電池，其反應物為氫氣和空氣，發電的同時生成熱和水。由于反應產生大量的水，停機時容易在電堆內部堆積，導致水淹現象，引起電堆性能衰減和影響下次正常啟動。尤其是低溫環境下，電堆中的水會結冰，對質子交換膜和電堆結構造成物理損傷，同時冰會堵塞電堆內部反應氣體流道及電堆外部管路，影響電堆的正常啟動和工作。綜上，燃料電池停機時需要對電堆進行吹掃，降低水含量。

吹掃氣體選擇主要有兩種：惰性氣體(如氮氣)和空氣，考慮到成本和系統復雜度，多數選擇空氣作為吹掃氣體。當前主要存在的問題在于，只針對電堆陰極的空氣吹掃，而停機時殘存水還存在于電堆陽極以及電堆外部管路等，吹掃不徹底影響燃料電池的正常工作。停機后利用空氣經過空壓機后升溫對吹入電堆，以達到陰極膜電極“烘干”的效果，但是在環境溫度很低的情況下，空氣升溫有限，“烘干”效率和效果有限。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種燃料電池吹掃系統以及控制方法，旨在燃料電池吹掃不徹底的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種燃料電池吹掃的控制方法，所述燃料電池系統包括電堆、空氣系統、熱管理系統和氫氣系統，所述空氣系統包括連接所述電堆設置的進氣管路和出氣管路，所述進氣管路上設置有空壓機和中冷器，所述熱管理系統包括連接所述電堆設置的出水段和進水段、連接在所述出水段和進水段之間且相互并聯設置的散熱支路和加熱支路、控制所述散熱支路和所述加熱支路連通的切換裝置，所述散熱支路上設置有散熱器，所述加熱支路上設置有加熱器，所述進水段與所述中冷器相熱接設置，以能夠與所述中冷器進行熱交換，所述氫氣系統包括與所述電堆連接的氫氣輸入管路和氫氣回收管路，所述氫氣輸入管路上設置有氫進比例閥，所述氫氣回收管路上設置有氫氣循環泵，所述燃料電池吹掃的控制方法包括以下步驟：

在電堆停止發電且開啟吹掃之后，獲取空氣系統和氫氣系統的吹掃預設參數、以及熱管理系統的控制參數；

根據所述吹掃預設參數控制所述空壓機轉速、所述氫進比例閥開度以及所述氫氣循環泵轉速，并根據所述熱管理系統的控制參數控制選擇連通所述散熱支路和所述加熱支路，并控制對應的所述散熱器與所述加熱器的啟閉；

獲取所述電堆內交流阻抗的變化值，并根據所述電堆內的交流阻抗的變化值控制堆內吹掃結束。

可選的，所述熱管理系統還包括對應設于所述電堆的進水口以及出水口的水進堆溫度傳感器以及水出堆溫度傳感器，所述根據所述熱管理系統的控制參數控制選擇連通所述散熱支路和所述加熱支路的步驟包括：

獲得預設進水溫度、預設出水溫度以及預設散熱支路和加熱支路的連通狀態；

獲取所述水進堆溫度傳感器測得的實際進水溫度、以及所述水出堆溫度傳感器測得的實際出水溫度；

根據所述實際進水溫度與所述預設進水溫度之間的關系，以及所述實際出水溫度與所述預設出水溫度的關系，對應控制所述切換裝置切換所述散熱支路和所述加熱支路。