[发明专利]一种燃料电池系统的控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统的控制方法和装置，该方法包括：若检测到所述燃料电池系统开机且所述氢气系统腔体内的初始压力小于第一预设目标压力，根据第二预设目标压力与当前入堆氢气压力的差值确定第一氢喷控制信号，并基于所述第一氢喷控制信号使能所述引射氢喷经所述引射器向所述氢气系统腔体供氢；根据所述当前入堆氢气压力和所述氢气系统腔体内除氢气以外的杂质气体的当前分压力控制所述排气阀，从而在氢气系统腔体的入堆氢气压力建立过程中，快速降低杂质气体的分压力或浓度并减少了氢气随杂质气体的排出总量，进而提高了燃料电池系统的能量利用率。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池系统的控制方法和装置。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，由氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应生成水，将化学能转化为电能，同时伴随着效率损失而转化为热能。

燃料电池系统在长时间放置过程中，氢气系统腔体内氢气逐渐减少，杂质气体逐渐增多，杂质气体包括氮气、氧气、水蒸气等。当燃料电池再次开机时，需要建立氢气系统腔体内的入堆氢气压力，同时必须将杂质气体分压力或浓度控制在较低水平。在氢气系统腔体的入堆氢气压力保持不变的情况下，较高的杂质气体分压力或浓度，将导致氢气系统腔体内的氢气分压力降低，有损于燃料电池系统的输出性能和寿命。

引射器式氢气系统只能通过引射器向氢气系统腔体供给新鲜干氢气，当氢气系统腔体的入堆氢气压力达到最终目标压力时，引射器氢喷停止工作、停止向引射器与氢气系统腔体供给新鲜干氢气，随后氢气系统腔体内的气体流动速度将快速降低为零，杂质气体与氢气的快速且充分的混合过程被迫终止。因此，在氢气系统腔体压力建立过程和混合排气过程中，引射器氢喷不能停止工作，从而保证氢气系统腔体内杂质气体与氢气充分混合、且混合气体保持高流速状态。

现有技术中，降低氢气系统腔体内的杂质气体分压力或者浓度，只能通过排气阀开启实现杂质气体排出。排气阀开启时间过短，杂质气体排出效率降低；排气阀开启时间过长，虽然杂质气体排出效率高，但大量氢气直接排出而没有得到有效利用，造成系统能量损失。

因此，如何在氢气系统腔体的入堆氢气压力建立过程中, 快速降低杂质气体的分压力或浓度并减少氢气的排出量，进而提高系统能量利用率，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种燃料电池系统的控制方法，用以解决现有技术中无法在氢气系统腔体的入堆氢气压力建立过程中, 快速降低杂质气体的分压力或浓度并减少氢气的排出量，系统能量利用率低的技术问题。

该方法应用于包括氢气系统腔体、引射器、引射氢喷和排气阀的燃料电池系统中，所述方法包括：

若检测到所述燃料电池系统开机且所述氢气系统腔体内的初始压力小于第一预设目标压力，根据第二预设目标压力与当前入堆氢气压力的差值确定第一氢喷控制信号，并基于所述第一氢喷控制信号使能所述引射氢喷经所述引射器向所述氢气系统腔体供氢；

根据所述当前入堆氢气压力和所述氢气系统腔体内除氢气以外的杂质气体的当前分压力控制所述排气阀；

其中，所述第一预设目标压力不大于所述第二预设目标压力，所述当前入堆氢气压力为所述氢气系统腔体的进气口处的当前进气压力。

在本申请一些实施例中，根据所述当前入堆氢气压力和所述氢气系统腔体除氢气以外的杂质气体的当前分压力控制所述排气阀，具体为：

若所述当前入堆氢气压力升高至第一压力阈值且所述当前分压力不低于预设目标分压力，开启所述排气阀，直至所述当前入堆氢气压力降低至第二压力阈值，关闭所述排气阀。

在本申请一些实施例中，在根据第二预设目标压力与所述当前入堆氢气压力的差值确定第一氢喷控制信号之前，所述方法还包括：

根据所述初始压力和所述氢气系统腔体内的当前氢气摩尔浓度确定所述杂质气体的初始分压力；