CN105870480B

CN105870480B - 燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生控制方法和装置

Info

Publication number: CN105870480B
Application number: CN201610250036.4A
Authority: CN
Inventors: 李飞强; 李进; 李玉鹏; 王宗田; 孟德水; 李贺; 柴结实
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2036-04-19
Also published as: CN105870480A

Abstract

本发明涉及燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生控制方法和装置。燃料电池的空气过滤装置活性再生控制系统包括：一个活性再生控制装置，一个空气过滤装置和一个控制器。控制器先对空气过滤装置的活化时间做出判断，当满足活化所需条件时，控制器自动启动活性控制装置，对空气过滤装置进行活化。控制器判断空气过滤装置的活化时间的方法有两种：1、通过检测燃料电池的输出电压和输出电流来判断需要活化的时间；2、通过对燃料电池的工作时间进行计时，当燃料电池工作时间某一时间时进行活化。两种方法都实现了对燃料电池空气过滤装置活性再生的自动控制，不仅保护了燃料电池的性能，同时还节省了人力成本。

Description

燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生控制方法和装置

技术领域

本发明属于燃料汽车领域，是车用燃料电池空气过滤装置和活性再生的控制方法。

背景技术

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换效率高、清洁环保、无需充电等优点。燃料电池汽车因为其续驶里程长、加氢时间短的特点，已成为新能源汽车发展的重要方向。质子交换膜燃料电池由于其工作温度低，在常温下能迅速启动，已成为目前车辆最理想的动力源和备用电源。

目前质子交换膜燃料电池主要使用空气作为氧化剂。但是空气中含有的二氧化硫、硫化氢、氮氧化物等杂质会导致阴极催化剂中毒，活性下降，进而影响燃料电池的使用寿命。因此为保证燃料电池的耐久性，必须对作为质子膜燃料电池氧化剂的空气进行过滤。

目前常用的过滤方式主要为物理过滤，但是该方法只能去除空气中的粉尘颗粒，而不能很好地去除气态杂质，依然会影响燃料电池的性能。

另外一种方法是采用活性炭纤维对作为燃料电池氧化剂的空气进行净化。但是此方法没有提出活化活性炭纤维的判断条件，不能实现活性再生自动控制，只能依靠人工活化。如此，不仅占用额外的劳动力，对人力资源造成浪费，还可能因为对活化时间判断的不对而造成更多的问题：活化的时间提前，造成资源浪费；活化时间滞后，则燃料电池受到损害。

发明内容

本发明提供了燃料电池汽车空气过滤装置活性再生控制方法，用于实现燃料电池空气过滤和活化再生的自动化控制。

第一种燃料电池汽车用空气过滤装置的活性再生自动控制方法，步骤如下：

步骤1)：检测燃料电池的输出电压和输出电流；

步骤2)：根据检测到的燃料电池的输出电压和输出电流，对燃料电池的性能做出状态评估；

步骤3)：状态评估的结果为空气过滤装置活性过低时，启动活性再生控制装置；

步骤4)：空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生。

进一步的，空气过滤装置采用活性炭纤维作为过滤材料，活性再生装置为升温脱附装置，活性再生装置通过给活性炭纤维通电，使活性炭纤维的温度升高，从而实现空气过滤装置的活性再生。

第二种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制方法，步骤如下：

步骤1)：对燃料电池的工作时间进行计时；

步骤2)：燃料电池的工作时间达到预设的周期时间T时，启动活性再生控制装置；

步骤3)：空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生；

步骤4)：空气过滤装置的活性再生后，对燃料电池的计时时间清零。

进一步的，周期时间T是根据燃料电池的使用经验标定出的活化周期时间。

同时，本发明还提供了燃料电池空气过滤装置活性再生控制装置。

第一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制装置，包括如下模块：

检测燃料电池的输出电压和输出电流的模块；

根据检测到的燃料电池的输出电压和输出电流，对燃料电池的性能做出状态评估的模块；

状态评估的结果为空气过滤装置活性过低时，启动活性再生控制装置的模块；

空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生的模块。

第二种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制装置，其特征在于：包括如下模块：

对燃料电池的工作时间进行计时的模块；

燃料电池的工作时间达到预设的周期时间T时，启动活性再生控制装置的模块；

空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生的模块；

空气过滤装置的活性再生后，对燃料电池的计时时间清零的模块。

周期时间T是根据燃料电池的使用经验标定出的活化周期时间。

上述方法体现了两种方式：第一种方法中通过检测燃料电池的输出电压和输出电流来判断需要活化的时间，智能化程度比较高。第二种方法通过对燃料电池的工作时间进行计时，当燃料电池工作时间某一时间时进行活化，过程相对方便简单，占用控制器的资源较少。两种方法都对空气过滤装置的活化时间做了判断，当满足活化所需条件时，控制器自动启动活性控制装置，对空气过滤装置进行活化。两种方法都实现了对燃料电池空气过滤装置活性再生的自动控制，不仅保护了燃料电池的性能，同时还节省了人力成本。

空气过滤装置采用活性炭纤维作为过滤材料，活性再生装置为升温脱附装置。活性炭纤维自身具有电阻性和升温脱附性，因此当其两端通电时会产生热量，从而实现脱附，活性再生。活性炭纤维的升温脱附方便、快捷、易实现，是目前最理想的活性再生方法。

附图说明

图1是方法实施例1的控制流程图；

图2是方法实施例1的燃料电池汽车用空气过滤和自动活化装置；

图3是方法实施例2的控制流程图。

具体实施方式

方法实施例1：

本实施例提供了一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制方法，可以用于车载的燃料电池，当燃料电池的空气过滤装置在使用过程中，活性逐渐变低到一定程度时，对燃料电池空气过滤装置进行脱附处理，使其活性再生，具体步骤如图1所示：

在步骤S100中，开始一个处理流程。

在步骤S101中，检测获取燃料电池的输出电压和输出电流。

在步骤S102中，通过步骤S101得到的燃料电池的输出电压和输出电流预估燃料电池的性能。

在步骤S103中，根据在步骤S102中得到的燃料电池性能判断空气过滤装置的活性是否过低。

如果判断空气过滤装置的活性没有过低，返回步骤S101；

如果判断空气过滤装置的活性过低，继续执行步骤S104；

在步骤S104中，启动活性再生控制装置。

在步骤S105中，空气过滤装置在活性再生控制装置的作用下活性再生。

然后返回步骤S101，再次检测燃料电池的输出电压和输出电流电压电流，以继续下一个处理流程。

上述步骤中的活性再生控制装置是一种用于控制空气过滤装置脱附，使空气过滤装置活性再生的装置。具体的，这种脱附装置可以是升温脱附装置、减压脱附装置、冲洗脱附装置、置换脱附装置等。

图2是实现上述方法空气过滤装置的活性再生自动控制系统。在图2中，有一个活性可再生的空气过滤装置4，一个外部电源3，和一个连接燃料电池1与外部电源3的控制器2。空气过滤装置4使用活性炭纤维作为过滤材料。外部电源3作为活性再生控制装置，由于空气过滤装置使用的过滤材料活性炭纤维本身具有电阻，并且能加热脱附，所以在其导电的情况下能实现加热脱附，即上述的升温脱附。风机5将通过空气过滤装置4的空气输送给燃料电池1作为氧化剂。阀门6控制燃料氢气的通断。

正常工作状态下，外部电源3处于断开状态。空气经过空气过滤装置4净化后，再由风机5输送给燃料电池1。风机5提供的空气和阀门6输送过来的氢气在燃料电池1经过化学反应，产生电能，为车辆提供动力。

上述控制流程，是由控制器2实现的，控制器2是控制核心。控制器2可以检测燃料电池1的输出电压和输出电流，并根据检测结果对燃料电池1的性能做评估。当评估结果判断空气过滤装置4中活性炭纤维的活性过低时，控制器2使外部电源3与空气过滤装置4相连接，空气过滤装置4两端通电，活性炭纤维两端通电。活性炭纤维自身具有电阻，通电后产生热量，吸附物脱落，从而实现空气过滤装置4活性再生的自动控制。

由于控制器2需要获取燃料电池1的输出电压和输出电流，而燃料电池1的输出电压和输出电流通常由燃料电池1的控制器检测，因此，控制器2与燃料电池的控制器共用，即燃料电池的控制器实施上述方法的功能。

在本案例的另一种实施方法中，上述方法的功能由整车控制器实现，即控制器2与整车控制器共用。

另外，由于在正常情况下，如图2所示，风机5是抽风的，在活性再生控制装置启动，即外部电源3与空气过滤装置4连接，进行加热脱附时，应当控制风机5停机，或者控制风机5吹向空气过滤装置4，将脱附物吹掉，有利于空气过滤装置4的脱附。

方法实施例2

本实施例提供了一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制方法，可以用于车载的燃料电池，当燃料电池工作到一定时间时，对空气过滤装置进行脱附，使其活性再生，具体流程如图3所示：

在步骤S200中，开始一个处理流程。

在步骤S201中，对燃料电池的工作时间进行计时。

在步骤S202中，判断燃料电池的工作时间是否到达预定周期时间T。

周期时间T是根据燃料电池的使用经验得到，或则实验标定出的空气过滤装置的活化周期时间，即当燃料电池1工作到时间T时，需要对空气过滤装置进行活化处理。

如果燃料电池的工作时间没有到达周期时间T，继续对燃料电池的工作时间进行计时。

如果燃料电池的工作时间到达周期时间T，继续执行步骤S203。

在步骤S203中，启动活性再生控制装置。

在步骤S204中，空气过滤装置的活性在活性再生控制装置的作用下活性再生。

在步骤S205中，对燃料电池的计时清零。

然后返回步骤S201，重新开始对燃料电池的工作时间进行计时，以继续下一个处理流程。

图2同样可以作为实施例2的空气过滤装置的活性再生自动控制系统。实施例2与实施例1的区别在于：实施案例1中，控制器2通过检测燃料电池1的输出电流和输出电压来评估燃料电池1的性能，从而判断空气过滤装置4的活性是否过低；而在实施案例2中，控制器2通过对燃料电池1的工作时间计时，当燃料电池1的工作时间超过预设的周期时间T时，控制器2认为空气过滤装置4的活性过低。当燃料电池1的工作时间超过周期时间T时，控制器2自动控制活化再生装置对空气过滤装置4进行活化处理。

定时的功能可以由控制器2内部的定时器实现，也可以由控制器2上连接的外部定时器实现。当燃料电池1的工作时间超过预定周期时间T时，向定时器向控制器2发送信号。控制器2使外部电源3与空气过滤装置4相连接，空气过滤装置4两端通电，活性炭纤维两端通电，产生热量，吸附物脱落，从而实现空气过滤装置4活性再生的自动控制。

装置实施例1

一种燃料电池汽车用空气过滤装置的活性再生自动控制装置，包括如下模块：

检测燃料电池的输出电压和输出电流的模块；

空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生的模块。

空气过滤装置采用活性炭纤维作为过滤材料，活性再生装置为升温脱附装置。活性再生装置通过给活性炭纤维通电，使活性炭纤维的温度升高，从而实现空气过滤装置的活性再生。

装置实施例2

一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制装置：包括如下模块：

对燃料电池的工作时间进行计时的模块；

空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生的模块；

本发明所述的装置实施例，实际上是实现以上方法实施例的软件构架，其中的模块为软件模块，可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器或者其他可储存数据的介质上。

本实施例中，给出的是升温脱附的具体手段，通过对活性炭纤维通电使其升温脱附。作为其他实施方式，也可以采用其他脱附方式，根据具体的脱附方式设计自动执行的活性再生控制装置，如冲洗脱附可采用冲洗装置。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制方法，其特征在于：步骤如下：

步骤1）：检测燃料电池的输出电压和输出电流；

步骤2）：根据检测到的燃料电池的输出电压和输出电流，对燃料电池的性能做出状态评估；

步骤3）：根据步骤2）中评估的燃料电池性能判断空气过滤装置的活性是否过低，当判断为空气过滤装置的活性没有过低时，返回步骤1）继续检测燃料电池的输出电压和输出电流；当判断为空气过滤装置活性过低时，启动活性再生控制装置，进入步骤4）；

步骤4）：空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生。

2.根据权利要求1中所述的燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制方法，其特征在于：空气过滤装置采用活性炭纤维作为过滤材料，活性再生装置为升温脱附装置，活性再生装置通过给活性炭纤维通电，使活性炭纤维的温度升高，从而实现空气过滤装置的活性再生。

3.一种燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制装置，其特征在于：包括如下模块：

检测燃料电池的输出电压和输出电流的模块；

根据评估的燃料电池性能判断空气过滤装置的活性是否过低，当判断为空气过滤装置活性没有过低时，继续检测燃料电池的输出电压和输出电流以及当判断为空气过滤装置活性过低时，启动活性再生控制装置的模块；

空气过滤装置在活性再生装置的作用下活性再生的模块。

4.根据权利要求3中所述的燃料电池汽车用空气过滤装置活性再生自动控制装置，其特征在于：空气过滤装置采用活性炭纤维作为过滤材料，活性再生装置为升温脱附装置，活性再生装置通过给活性炭纤维通电，使活性炭纤维的温度升高，从而实现空气过滤装置的活性再生。