[发明专利]一种多堆燃料电池氢气供应系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种多堆燃料电池氢气供应系统的控制方法，多堆燃料电池氢气供应系统包括氢气储存装置、减压阀组件、EJM氢气供给模块和燃料电池电堆；EJM氢气供给模块的数量和燃料电池电堆的数量相同且通过管路一一对应连接，EJM氢气供给模块通过管路与减压阀组件连接，减压阀组件通过管路连接氢气储存装置，各EJM氢气供给模块通过控制器域网连接燃料电池控制器；燃料电池控制器通过控制器域网可与多个EJM氢气供给模块的控制器相连，进行数据交互。本发明的多堆燃料电池氢气供应系统采用模块化设计，减少了供氢系统零部件、管道、接头连接，降低了氢气泄露风险；模块内置EJM控制器，通过燃料电池控制器可进行单、多堆氢气供应，系统并联协同运行。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种多堆燃料电池氢气供应系统的控制方法。

背景技术

氢燃料电池堆利用氢气和氧气电化学反应产生电能的能量转化装置，最终产物为水，并且具有负排放、无污染、能量利用率高等特点，是未来新能源发展的方向。

为提高氢气利用率、优化水管理能力和提升氢安全性能，氢气循环组件是质子交换膜燃料电池氢气供应系统中的重要组成部分，氢气循环组件主要有氢气循环泵和引射器。

引射器利用高速喷射工作流体造成的压差将喷出的气体不断吸入并再喷出，相比氢气循环泵，这种装置无移动部件、结构简单、运行可靠，而且无寄生功率，是实现燃料电池氢气循环利用的理想装置。

相比引射器，氢循环泵在主动可调节、快响应速度和宽工作区间等方面占有一定优势，但设备对氢气的密封性要求较高，设备可靠性较差。

中国专利CN108539222A公开了一种车载燃料电池多模块并联氢气循环系统及其控制方法，包括依次串联连接的储氢单元、减压组件、第一电磁阀、第一气水分离器，第一气水分离器的排气端连接燃料电池电堆单元的氢气入口，第一气水分离器的排水端连接排水阀，燃料电池电堆单元由多个燃料电池电堆并联组成，燃料电池电堆的氢气出口依次连接第二电磁阀和第二气水分离器，第二气水分离器的排气端连接氢气循环泵，氢气循环泵的出口连接第一气水分离器的入口，第二气水分离器的排水端连接排水阀。该专利多模块并联的氢气循环系统，通过控制电磁阀，可实现有效的氢气循环，提高氢气利用率，同时循环系统可增强氢气回路排水，使质子交换膜的含水量得以有效控制。

目前多堆燃料电池氢气供应系统中氢气循环多采用各个回路统一循环，随着并联电堆数目的增加，在所配置的氢气循环泵的功率不增加的情况下，氢气循环流量会越来越小；若需要保持循环流量不变，则所需配置的氢气循环泵的功率需要不断增高，导致系统寄生功率升高，系统整体效率降低，此外，采用各个回路统一循环，当氢气循环泵出现故障后，整个系统将无法正常运行。

目前多堆燃料电池氢气供应系统的采用各个回路串联统一供氢，随着并联电堆数目的增加，电堆运行所需要氢气流量也相应增加，供氢管路管径也需要相应增加，系统的体积也会变得越来越大，此外，阳极压力调节阀的数量会成倍增加，给电堆阳极入口压力控制、调节带来新的挑战。

虽然，目前多堆燃料电池氢气供应系统也有采用各个回路各自循环的方案，但是，其氢气供应并非模块化设计，供氢系统零部件、管道、接头连接数量多，增加了接头连接处氢气泄露风险，且与不同电堆适配性较差；此外，氢气供应系统中未加入控制模块，导致客户对其阀门的控制运行及调度极为困难，甚至在多堆运行的情况下，无法实现多个供氢系统运行调度及故障隔离。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种多堆燃料电池氢气供应系统的控制方法，各EJM氢气供给模块均通过控制器域网连接燃料电池控制器，实现多个供氢系统运行调度及故障隔离，EJM氢气供给模块采用模块化设计，供氢系统零部件及控制器均集成在一个模块中，减少供氢系统零部件、管道、接头连接数量，降低了接头连接处氢气泄露风险。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：