[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110489848.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113161588B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉秀會;洪坡
• 申請（專利權(quán)）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04746
• 分類號: H01M8/04746;H01M8/04992
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

本發(fā)明公開了一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法和裝置，該方法包括：若距離排氣閥下一次的開啟時刻的時長不大于第一預設(shè)時長，鎖定第一PWM信號的占空比；基于預設(shè)目標壓力與氫氣系統(tǒng)腔體的當前入堆氫氣壓力的第一差值使能旁通氫噴向氫氣系統(tǒng)腔體供氫；根據(jù)排氣閥的狀態(tài)、所述當前入堆氫氣壓力和所述預設(shè)目標壓力控制所述旁通氫噴；其中，所述排氣閥是按照預設(shè)時間間隔開啟的，第一PWM信號用于使能引射氫噴經(jīng)所述引射器向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫，從而在燃料電池系統(tǒng)運行過程中，對引射氫噴、旁通氫噴和排氣閥進行協(xié)調(diào)控制，確保了無論排氣閥是否打開，實際入堆氫氣壓力與目標入堆氫氣壓力的差值均在允許范圍內(nèi)，增強了燃料電池系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法和裝置。

背景技術(shù)

燃料電池是一種電化學反應裝置，由氫氣和氧氣分別在兩個半電極內(nèi)發(fā)生反應生成水，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，同時伴隨著效率損失而轉(zhuǎn)化為熱能。燃料電池系統(tǒng)是由燃料電池堆、空氣供給系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，各系統(tǒng)協(xié)同工作確保燃料電池處于預期工作狀態(tài)。

燃料電池系統(tǒng)在運行過程中，必須保持氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力為目標入堆氫氣壓力。由于氮氣和水蒸氣不斷從燃料電池系統(tǒng)的空氣側(cè)向氫氣側(cè)滲透，導致氫氣系統(tǒng)腔體的雜質(zhì)氣體濃度不斷升高，必須間歇打開排氣閥將雜質(zhì)氣體從氫氣系統(tǒng)腔體中排出。排氣閥打開期間，氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力快速降低，當入堆氫氣壓力過低時，將導致燃料電池系統(tǒng)的性能降低、壽命衰減。

對于引射器式氫氣系統(tǒng)來說，取消了氫氣循環(huán)泵，導致氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的氣體流動速度完全依賴于引射器的工作性能。引射器本身并不能完全補償排氣閥開啟期間的入堆氫氣壓力下降。有方案指出，在引射器與引射氫噴支路的前端、后端并聯(lián)一個旁通氫噴和旁通管路，但是，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有將引射氫噴、旁通氫噴、排氣閥進行協(xié)調(diào)控制的方案，導致無法在燃料電池系統(tǒng)運行過程中保證氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)穩(wěn)定的氫氣壓力。

因此，如何在在燃料電池系統(tǒng)運行過程中實現(xiàn)對引射氫噴、旁通氫噴、排氣閥的協(xié)調(diào)控制，進而提高燃料電池系統(tǒng)的魯棒性，是目前有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在燃料電池系統(tǒng)運行過程中氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的氫氣壓力穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。

該方法應用于包括氫氣系統(tǒng)腔體、引射器、引射氫噴、旁通氫噴和排氣閥的燃料電池系統(tǒng)中，包括：

若距離所述排氣閥下一次的開啟時刻的時長不大于第一預設(shè)時長，鎖定第一PWM信號的占空比；

基于預設(shè)目標壓力與所述氫氣系統(tǒng)腔體的當前入堆氫氣壓力的第一差值使能所述旁通氫噴向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫；

根據(jù)所述排氣閥的狀態(tài)、所述當前入堆氫氣壓力和所述預設(shè)目標壓力控制所述旁通氫噴；

其中，所述排氣閥是按照預設(shè)時間間隔開啟的，所述第一PWM信號是根據(jù)所述第一差值確定的，所述第一PWM信號用于使能所述引射氫噴經(jīng)所述引射器向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫。

在本申請一些實施例中，基于預設(shè)目標壓力與進入所述氫氣系統(tǒng)腔體的當前入堆氫氣壓力的第一差值使能所述旁通氫噴向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫，具體為：

根據(jù)所述第一差值確定第二PWM信號；

基于所述第二PWM信號使能所述旁通氫噴向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫。

在本申請一些實施例中，在基于所述第二PWM信號使能所述旁通氫噴向所述氫氣系統(tǒng)腔體供氫之后，所述方法還包括：

若達到所述開啟時刻，開啟所述排氣閥；

若所述排氣閥的開啟持續(xù)時長達到第二預設(shè)時長，關(guān)閉所述排氣閥；

其中，所述第二預設(shè)時長小于所述預設(shè)時間間隔。