[发明专利]一种车载燃料电池发电系统的关机吹扫系统和吹扫方法

说明书

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池发电系统关机吹扫控制系统和吹扫控制方法。

技术背景

现有技术中，车载燃料电池发电系统关机吹扫都是采取固定的方式进行，收到整车的关机命令以后，切断燃料电池继电器，以蓄电池为主动力电源进行吹扫，吹扫采用固定的方法，空气泵吹扫速率固定、尾排阀定时排放。现有技术的不足是：1、由于不同的环境温度和不同的燃料电池温度下燃料电池内部的液态水量是有差异的，不能根据不同的环境温度和燃料电池温度控制吹扫，达不到最佳吹扫效果；2、吹扫是在燃料电池关闭状态下进行，需用辅助电源提供吹扫动力，蓄电池的电量是有限的，一般最大不允许超过2分钟，如果吹扫时间过长，辅助电源电量无法满足消耗需求，将出现馈电现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于车载燃料电池发电系统的关机吹扫控制系统和控制方法，加强关机时对燃料电池发电系统内液态水吹扫，根据环境温度与燃料电池温度来确定关机时的空气速率和氢气尾排周期，用燃料电池本身发出的电量来满足吹扫要求，不用蓄电池供电，实现自身发电供自身吹扫使用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种车载燃料电池发电系统的关机吹扫系统，主要包括燃料电池、整车控制器、燃料电池控制器、动力输出继电器、空气泵和氢气尾排电磁阀，整车控制器与燃料电池控制器通过数据线通讯，燃料电池通过动力输出继电器向外输出电量，燃料电池控制器通过数据线控制燃料电池的运行，其特征在于所述用于车载燃料电池发电系统的关机吹扫系统还包括燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置，燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置通过数据线向燃料电池控制器传输温度数据，燃料电池控制器根据获得的温度数据控制关机时吹扫。

本发明所述的一种车载燃料电池发电系统的关机吹扫系统的吹扫方法，包括整车关机时用空气泵对燃料电池进行吹扫，其特征在于所述吹扫方法还包括预关机过程，所述预关机过程包括以下步骤：

1)整车控制器发出整车关机信号后，燃料电池控制器发出预关机指令，使燃料电池动力输出继电器保持吸合状态，保持空气泵运行和氢气尾排电磁阀运行，控制燃料电池的空气和氢气的流量，使燃料电池处于满足吹扫所需功率的输出状态；

2)根据燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置采集的温度数据用相对应的吹扫气体速率、尾排电磁阀排气周期和吹扫时长对燃料电池进行吹扫；

3)吹扫完成后，燃料电池控制器向整车控制器返回预关机完成信号，燃料电池控制器切断燃料电池动力输出继电器，使燃料电池关机，同时整车控制器切断其它辅助电源，完成关机。

本发明所述一种车载燃料电池发电系统的关机吹扫系统的吹扫方法，其特征在于所述根据燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置采集的温度数据用相对应的吹扫气体速率、尾排电磁阀排气周期和吹扫时长对燃料电池进行吹扫是：将燃料电池温度划分为m个温度区间，将环境温度划分为n个温度区间，m和n为1～8的整数，每个温度区间对应一个温度范围，根据燃料电池温度采集装置采集的温度所在的温度区间m和环境温度采集装置采集的温度所在的温度区间n，确定该m和n组合下的吹扫气体速率、尾排电磁阀排气周期和吹扫时长，燃料电池温度和环境温度低则吹扫气体速率高，尾排电磁阀排气周期短，吹扫时长长。吹扫气体速率由空气泵的转速控制。

本发明的原理是：在不同环境温度和不同燃料电池温度下，燃料电池内的反应生成的液态冷凝水的量是不同的，根据这种不同环境温度和不同燃料电池温度下，燃料电池内的不同的液态水量控制吹扫气体的速率、氢气尾排电磁阀排放周期和吹扫时长。同时，使燃料电池处于小功率发电状态，仅提供用于吹扫的电力，由于功率较小，产生的水较少，并且在大的空气流量下，产生的水很容易被吹扫净。理论上对化工工艺管线的吹扫流速一般要求不低于20米/秒，本发明的燃料电池相当于工艺管线，按照化工管线要求对其吹扫，高流速、高压力会加快物质的流动。通过调节空气泵的转速来提高燃料电池内的吹扫压力和流量，进而提高吹扫流速，达到吹尽空气反应界面液态水的目的；调节氢气尾排电磁阀的开合，脉冲排出燃料电池内氢反应界面，由于浓度差效应自空气反应界面，渗透过来的液态水。

本发明的有益效果是：

1、以小输出功率提供足够大的气量的方式来吹扫燃料电池，燃料电池在该功率下反应生成水也将被吹净；

2、吹扫过程不使用蓄电池的电量，依靠燃料电池发电系统本身发出的电力，供应吹扫所需电量，可有效防止因关机吹扫导致的蓄电池馈电；