[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110504515.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN112993327B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉秀會(huì);洪坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/0438;H01M8/04746
• 代理公司: 北京共騰智慧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11608
• 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：若檢測(cè)到所述燃料電池系統(tǒng)開機(jī)且所述氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的初始?jí)毫π∮诘谝活A(yù)設(shè)目標(biāo)壓力，根據(jù)第二預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力與當(dāng)前入堆氫氣壓力的差值確定第一氫噴控制信號(hào)，并基于所述第一氫噴控制信號(hào)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；根據(jù)所述當(dāng)前入堆氫氣壓力和所述氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)除氫氣以外的雜質(zhì)氣體的當(dāng)前分壓力控制所述排氣閥，從而在氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力建立過程中，快速降低雜質(zhì)氣體的分壓力或濃度并減少了氫氣隨雜質(zhì)氣體的排出總量，進(jìn)而提高了燃料電池系統(tǒng)的能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)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(xué)反應(yīng)裝置，由氫氣和氧氣分別在兩個(gè)半電極內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成水，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)伴隨著效率損失而轉(zhuǎn)化為熱能。

燃料電池系統(tǒng)在長時(shí)間放置過程中，氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)氫氣逐漸減少，雜質(zhì)氣體逐漸增多，雜質(zhì)氣體包括氮?dú)狻⒀鯕狻⑺魵獾取．?dāng)燃料電池再次開機(jī)時(shí)，需要建立氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的入堆氫氣壓力，同時(shí)必須將雜質(zhì)氣體分壓力或濃度控制在較低水平。在氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力保持不變的情況下，較高的雜質(zhì)氣體分壓力或濃度，將導(dǎo)致氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的氫氣分壓力降低，有損于燃料電池系統(tǒng)的輸出性能和壽命。

引射器式氫氣系統(tǒng)只能通過引射器向氫氣系統(tǒng)腔體供給新鮮干氫氣，當(dāng)氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力達(dá)到最終目標(biāo)壓力時(shí)，引射器氫噴停止工作、停止向引射器與氫氣系統(tǒng)腔體供給新鮮干氫氣，隨后氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的氣體流動(dòng)速度將快速降低為零，雜質(zhì)氣體與氫氣的快速且充分的混合過程被迫終止。因此，在氫氣系統(tǒng)腔體壓力建立過程和混合排氣過程中，引射器氫噴不能停止工作，從而保證氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)雜質(zhì)氣體與氫氣充分混合、且混合氣體保持高流速狀態(tài)。

現(xiàn)有技術(shù)中，降低氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的雜質(zhì)氣體分壓力或者濃度，只能通過排氣閥開啟實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)氣體排出。排氣閥開啟時(shí)間過短，雜質(zhì)氣體排出效率降低；排氣閥開啟時(shí)間過長，雖然雜質(zhì)氣體排出效率高，但大量氫氣直接排出而沒有得到有效利用，造成系統(tǒng)能量損失。

因此，如何在氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力建立過程中, 快速降低雜質(zhì)氣體的分壓力或濃度并減少氫氣的排出量，進(jìn)而提高系統(tǒng)能量利用率，是目前有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法在氫氣系統(tǒng)腔體的入堆氫氣壓力建立過程中, 快速降低雜質(zhì)氣體的分壓力或濃度并減少氫氣的排出量，系統(tǒng)能量利用率低的技術(shù)問題。

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

若檢測(cè)到所述燃料電池系統(tǒng)開機(jī)且所述氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)的初始?jí)毫π∮诘谝活A(yù)設(shè)目標(biāo)壓力，根據(jù)第二預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力與當(dāng)前入堆氫氣壓力的差值確定第一氫噴控制信號(hào)，并基于所述第一氫噴控制信號(hào)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；

根據(jù)所述當(dāng)前入堆氫氣壓力和所述氫氣系統(tǒng)腔體內(nèi)除氫氣以外的雜質(zhì)氣體的當(dāng)前分壓力控制所述排氣閥；

其中，所述第一預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力不大于所述第二預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力，所述當(dāng)前入堆氫氣壓力為所述氫氣系統(tǒng)腔體的進(jìn)氣口處的當(dāng)前進(jìn)氣壓力。

在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，根據(jù)所述當(dāng)前入堆氫氣壓力和所述氫氣系統(tǒng)腔體除氫氣以外的雜質(zhì)氣體的當(dāng)前分壓力控制所述排氣閥，具體為：

若所述當(dāng)前入堆氫氣壓力升高至第一壓力閾值且所述當(dāng)前分壓力不低于預(yù)設(shè)目標(biāo)分壓力，開啟所述排氣閥，直至所述當(dāng)前入堆氫氣壓力降低至第二壓力閾值，關(guān)閉所述排氣閥。

在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，在根據(jù)第二預(yù)設(shè)目標(biāo)壓力與所述當(dāng)前入堆氫氣壓力的差值確定第一氫噴控制信號(hào)之前，所述方法還包括：

根據(jù)所述初始?jí)毫退鰵錃庀到y(tǒng)腔體內(nèi)的當(dāng)前氫氣摩爾濃度確定所述雜質(zhì)氣體的初始分壓力；