[發明專利]一種燃料電池系統氣體壓力控制方法

有效

• 申請號: 202110800337.0
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113571744B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 周鴻波;郭志陽;陸建山;沈正陽
• 申請（專利權）人: 金華氫途科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0438
• 分類號: H01M8/0438;H01M8/04746;H01M8/04089
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 張榮鑫

本發明提出了一種燃料電池系統氣體壓力控制方法，通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節陽極期望壓力，避免陰陽極壓差過大或過小，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節供氫模塊開度，避免陽極壓力過高或過低，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節空壓機轉速，避免陰極壓力過高或過低，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節陰陽極壓力及壓差，避免升降檔過程壓力或壓差異常。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統技術領域，特別涉及一種燃料電池系統氣體壓力控制方法。

背景技術

燃料電池系統的持續運行需要向燃料電池的陰陽極持續提供反應氣體，供氣通過燃料電池的陽極回路和陰極回路實現。

控制維護燃料電池的陰陽極壓力及二者間的壓差穩定，避免壓力壓差的過高或過低是保障燃料電池正常運行，避免系統及電堆損壞，防止安全事故產生的關鍵。

通常的燃料電池系統具備多個工作檔位，高檔位具有更高輸出，需求更高的陰陽極壓力，該檔位下的供氫模塊開度、空壓機轉速等控制參數較大；低檔位輸出較低，需求的陰陽極壓力較低，該檔位下的供氫模塊開度、空壓機轉速等控制參數也較小。

現有技術方案通過控制程序內設定的當前燃料電池運行檔位的陽極壓力、空壓機轉速及節氣門開度等參數對供氫模塊開度、空壓機轉速及節氣門開度等控制量進行控制，從而維持燃料電池陰陽極壓力及壓差的穩定。

然而，在一般的燃料電池系統中，可能會遇到下列問題。

1、系統運行時，采用固定參數，某些情形下，陰陽極壓差過大或過小，導致電堆損壞；

2、系統運行時，采用固定參數，某些情形下，陽極壓力過高或過低，導致電堆損壞或系統輸出不足；

3、系統運行時，采用固定參數，某些情形下，陰極壓力過高或過低，導致電堆損壞或系統輸出不足；

4、系統升降檔過程中，由于電堆消耗及參數變化等原因，造成壓力壓差異常，導致電堆損壞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料電池系統氣體壓力控制方法，通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節陽極期望壓力，避免陰陽極壓差過大或過小，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節供氫模塊開度，避免陽極壓力過高或過低，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節空壓機轉速，避免陰極壓力過高或過低，滿足電堆及系統的正常工作；通過控制手段，依據壓力反饋，主動調節陰陽極壓力及壓差，避免升降檔過程壓力或壓差異常。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請公開了一種燃料電池系統氣體壓力控制方法，包括陽極期望壓力的調節和供氫模塊開度的調節，所述陽極期望壓力的調節包括如下步驟：

S1、獲取檔位期望壓力P0、最大壓差P1、最小壓差P2和陰極壓力；所述檔位期望壓力P0為控制程序內設定的當前燃料電池運行檔位正常運行所需的陽極壓力，所述最大壓差P1為當前檔位正常運行所需的最大陰陽極壓差，所述最小壓差P2為當前檔位正常運行所需的最小陰陽極壓差，所述陰極壓力為陰極壓力傳感器反饋的陰極壓力；

S2、判斷檔位期望壓力P0與陰極壓力的差值與最大壓差P1、最小壓差P2之間的大小關系；

S21、若檔位期望壓力P0與陰極壓力的差值大于等于最大壓差P1，則調節陽極期望壓力為陰極壓力與最大壓差P1之和；

S22、若檔位期望壓力P0與陰極壓力的差值小于最小壓差P2，則調節陽極期望壓力為陰極壓力與最小壓差P2之和；

S23、若檔位期望壓力P0與陰極壓力的差值大于等于最小壓差P2且小于最大壓差P1，則調節陽極期望壓力為P0； 所述供氫模塊開度的調節包括如下步驟：