CN110098423A - 质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置 - Google Patents

质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置，控制方法包括：判断质子交换膜燃料电池的工作模式；根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。由上述内容可知，本申请提供的技术方案，能够控制质子交换膜燃料电池进行氢气路排杂质，降低氢气路中的杂质含量，进而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。并且，本申请在氢气路排杂质的控制过程中，能够根据当前质子交换膜燃料电池的工作模式，采取与当前质子交换膜燃料电池工作模式相应控制模式排出氢气路中的杂质，使得本申请提供的控制方法更加灵活高效。

Description

质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池氢气路排杂质领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池汽车效率更高，且能实现零排放，和纯电动车相比，补充能源的时间更短，续航里程更长，是未来汽车发展的方向之一。但是，目前在质子交换膜燃料电池的反应过程中，会有部分空气中的杂质（主要为氮气）通过质子交换膜渗透到氢气路影响燃料电池的反应速率，从而影响质子交换膜燃料电池的效率及寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置，能够有效解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制方法，包括：
判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
可选的，根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
可选的，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
可选的，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
可选的，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，打开排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
可选的，所述排氢阀开启前持续的预设时间通过第一计时器获取；以及，所述排氢阀开启后持续的预设时间通过第二计时器获取。
可选的，所述第一计时器和所述第二计时器每计时一次预设时间后清零。
可选的，判断质子交换膜燃料电池的工作模式之前，还包括：将所述第一计时器和所述第二计时器均清零。
相应的，本发明还提供了一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制系统，包括：判断单元和控制单元；
所述判断单元用于判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
所述控制单元用于根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
可选的，所述控制单元包括：第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；
所述第一控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种；
所述第二控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
所述第三控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
可选的，所述第一控制模式包括：在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
可选的，所述第二控制模式包括：在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
可选的，所述第三控制模式包括：在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，开启排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
相应的，本发明还提供一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制装置，包括：排氢阀和上述所述的控制系统。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置，控制方法包括：判断质子交换膜燃料电池的工作模式；根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。由上述内容可知，本发明提供的技术方案，能够控制质子交换膜燃料电池进行氢气路排杂质，降低氢气路中的杂质含量，进而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。并且，本发明在氢气路排杂质的控制过程中，能够根据当前质子交换膜燃料电池的工作模式，采取与当前质子交换膜燃料电池工作模式相应控制模式排出氢气路中的杂质，使得本发明提供的控制方法更加灵活高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法的流程图；
图2为本发明另一实施例提供的一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法的流程图；
图3为本发明另一实施例提供的一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法的流程图;
图4为本发明另一实施例提供的一种质子交换膜燃料电池的氢气路结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，质子交换膜燃料电池汽车效率更高，且能实现零排放，和纯电动车相比，补充能源的时间更短，续航里程更长，是未来汽车发展的方向之一。但是，目前在质子交换膜燃料电池的反应过程中，会有部分空气中的杂质（主要为氮气）通过质子交换膜渗透到氢气路影响燃料电池的反应速率，从而影响质子交换膜燃料电池的效率及寿命。
基于此，本申请实施例提供了质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置，控制方法包括：判断质子交换膜燃料电池的工作模式；根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，能够控制质子交换膜燃料电池进行氢气路排杂质，降低氢气路中的杂质含量，进而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。并且，本本申请实施例在氢气路排杂质的控制过程中，能够根据当前质子交换膜燃料电池的工作模式，采取与当前质子交换膜燃料电池工作模式相应控制模式排出氢气路中的杂质，使得本发明提供的控制方法更加灵活高效。
为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图3对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，图1为本申请实施例提供的一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法的流程图;
所述质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制方法，包括：判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
需要说明的是，质子交换膜燃料电池是一种将化学能转为电能的电化学发电装置，外围主要包括氢气路、空气路和水管理路三个部分。氢气和空气在电堆内部发生化学反应。为保证所述质子交换膜燃料电池正常反应，需要控制氢气进入的压力，保证氢气和空气反应满足功率需求。同时为提高氢气利用率，采用氢气循环的方法，即未反应完的氢气把电堆内部生成的水带出后，经气水分离器将液态水分离并通过排水开关阀将水排出，再通过氢气循环泵将氢气送回到电堆阳极重复使用，同时对进入的新鲜氢气进行加湿以使氢气工作在适宜的湿度下。
可以理解的，上述实施例根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质；其中，控制氢气路排杂质是指：控制氢气路中的氢气排出，在排出氢气的同时一并将氢气中的杂质排出。
本申请将质子交换膜燃料电池的工作模式进行细分，即对于氢气排出量及杂质的排出量的要求进行细分，并且对不同工作模式对应设置不同的控制模式进行氢气路排杂质，提高杂质排出量的精细化控制，从而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。
参照图2所示，为了更加精确的控制氢气路排杂质，在本申请一实施例中，根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质；
当判断所述质子交换膜燃料电池不在上述工作模式时，直接结束控制，并重新判断质子交换膜燃料电池的工作模式，直到FCU（Fuel-cell Control Unit，燃料电池控制单元）控制单元下电。
需要说明的是，在采用质子交换膜燃料电池的汽车上， FCU控制单元上电后首先进入初始化状态。而后质子交换膜燃料电池进入等待（standby）状态，此状态下，电堆处于停机状态，排氢阀关闭，FCU控制单元通过CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线与其它控制器和零部件进行通讯，而CAN总线准备就绪需要时间，因此，质子交换膜燃料电池的等待状态是用于保证CAN通讯准备就绪，之后进入启动状态。
而启动状态，包含冷启动状态和常温启动状态。冷启动状态下空气路和氢气路不进行工作，PTC加热单元开启对冷却液进行加热，当进入电堆的冷却液温度超过预设值后，车辆由冷启动状态进入常温启动状态，常温启动下氢气路和控制路会按照要求进行开启，为质子交换膜燃料电池正常工作做准备。
启动完成后进入怠速状态。
本发明中所述质子交换膜燃料电池的状态包括：启动加热状态、怠速状态、发电状态、正常关闭状态和紧急关闭状态。
在启动加热状态下空气路和氢气路不进行工作， PTC（Positive TemperatureCoefficient，正温度系数）加热单元开启对冷却液进行加热。
在怠速状态下质子交换膜燃料电池发动机接收VCU控制单元发送的功率需求，随时待命进入发电模式。
在发电状态下质子交换膜燃料电池发动机根据接收到的VCU控制单元功率需求进行工作。
在正常关闭状态下，质子交换膜燃料电池在停机之前（FCU控制单元发送关机指令之前），需要排出氢气路中的废气，此状态下对电堆进行吹扫并排出氢气路中的废气，吹扫完成后即进入关机状态。
在紧急关闭状态下，质子交换膜燃料电池紧急停机。
可以理解的，所述质子交换膜燃料电池的工作模式包括：第一工作模式，第二工作模式和第三工作模式。
所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种，所述第一工作模式是燃料电池正常工作时的工作模式；
所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
参照图3所示，为了实现在各个控制模式中定期循环排出氢气路中的杂质，降低氢气路中的杂质含量的目的，下面对本申请实施例提供的控制过程进行更详细的描述。其中，在本申请一实施例中，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，排出氢气以及杂质，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀，排出氢气以及杂质，且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，打开排氢阀，排出氢气以及杂质，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述第一预设时间大于第三预设时间；所述第二预设时间小于第四预设时间，所述第四预设时间小于第五预设时间；所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间和第五预设时间可以为：预先标定的固定值；
以及，在本申请另一实施例中，本申请提供的所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间和第五预设时间还可以为：通过预先设定质子交换膜燃料电池在各个工作状态下的各个功率与其预设时间的对应关系并存储为功率-时间脉谱图，在需要获取预设时间时，根据质子交换膜燃料电池当前工作状态下的功率查询预设的功率-时间脉谱图获取当前工作状态下的功率对应的预设时间。
本申请实施例提供的所述第一工作模式为质子交换膜燃料电池的正常工作模式，所以质子交换膜燃料电池正常工作时，排氢阀经过较长时间（第一预设时间）开启一次，维持时间为第二预设时间，进而能够在排出杂质的同时，保证氢气路压力的控制效果高。
判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式包括：
FCU控制单元运行后，首先判断质子交换膜燃料电池是否启动成功，如质子交换膜燃料电池未启动成功，则排氢阀保持关闭。
如质子交换膜燃料电池启动成功，则判断质子交换膜燃料电池的状态：当质子交换膜燃料电池处于怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种时，确定质子交换膜燃料电池处于第一工作模式。
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式，包括：
所述排氢阀开启前持续的预设时间通过第一计时器获取；以及，所述排氢阀开启后持续的预设时间通过第二计时器获取，具体包括：
第一计时器计时达到第一预设时间后，打开排氢阀并清零第一计时器，第二计时器开始计时，第二计时器计时达到第二预设时间后，关闭排氢阀，并清零第二计时器。并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式；当质子交换膜燃料电池状态不处于第一工作模式时，直接结束第一控制模式，并重新判断所述质子交换膜燃料电池的工作模式。直到FCU控制单元下电。
本申请实施例提供的质子交换膜燃料电池在所述第二工作模式下，为所述质子交换膜燃料电池在停机之前（FCU控制单元发送关机指令之前）的状态，所以排氢阀需要经过较短时间（第三预设时间）开启一次。维持时间为第四预设时间，进而有效排出氢气路中的废气。
判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第二工作模式包括：质子交换膜燃料电池启动成功后，判断质子交换膜燃料电池状态：当质子交换膜燃料电池处于正常关闭状态时，确定质子交换膜燃料电池处于第二工作模式。
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式，包括：
所述排氢阀开启前持续的预设时间通过第一计时器获取；以及，所述排氢阀开启后持续的预设时间通过第二计时器获取，具体包括：
第一计时器计时达到第三预设时间后，打开排氢阀并清零第一计时器，第二计时器开始计时，第二计时器计时达到第四预设时间后，关闭排氢阀，并清零第二计时器。并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式；当质子交换膜燃料电池状态不处于第二工作模式时，直接结束第二控制模式，并重新判断所述质子交换膜燃料电池的工作模式，直到FCU控制单元下电。
本申请实施例提供的质子交换膜燃料电池在所述第三工作模式下，为所述质子交换膜燃料电池在紧急停机时的状态，控制排氢阀需要立刻开启，经过第五预设时间后关闭，进而有效排出氢气路中的废气。
判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第三工作模式包括：质子交换膜燃料电池启动成功后，判断质子交换膜燃料电池状态：当质子交换膜燃料电池处于紧急关闭状态时，确定质子交换膜燃料电池处于第三工作模式。
在判断所述质子交换膜质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，打开排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀，包括：
所述排氢阀开启后持续的预设时间通过第二计时器获取，具体包括：
排氢阀立刻开启，此时第二计时器开始计时，第二计时器计时达到第五预设时间后，关闭所述排氢阀，并清零所述第二计时器，FCU控制单元下电关闭。
在本申请一实施例中，所述第一计时器和所述第二计时器每计时一次预设时间后清零。
在本申请一实施例中，判断质子交换膜燃料电池的工作模式之前，还包括：启动质子交换膜燃料电池；之后将所述第一计时器和所述第二计时器均清零。
可以理解的，控制计时器在每计时一次后进行清零处理，减少计时器的逻辑处理难度，提高处理效率。
本申请实施例提供一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制系统，包括：判断单元和控制单元；
所述判断单元用于判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
所述控制单元用于根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
需要说明的是，质子交换膜燃料电池是一种将化学能转为电能的电化学发电装置，外围主要包括氢气路、空气路和水管理路三个部分。氢气和空气在电堆内部发生化学反应。为保证所述质子交换膜燃料电池正常反应，需要控制氢气进入的压力，保证氢气和空气反应满足功率需求。同时为提高氢气利用率，采用氢气循环的方法，即未反应完的氢气把电堆内部生成的水带出后，经气水分离器将液态水分离并通过排水开关阀将水排出，再通过氢气循环泵将氢气送回到电堆阳极重复使用，同时对进入的新鲜氢气进行加湿以使氢气工作在适宜的湿度下。
可以理解的，上述实施例根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质；其中，控制氢气路排杂质是指：控制氢气路中的氢气排出，在排出氢气的同时一并将氢气中的杂质排出。
本申请将质子交换膜燃料电池的工作模式进行细分，即对于氢气排出量及杂质的排出量的要求进行细分，并且对不同工作模式对应设置不同的控制模式进行氢气路排杂质，提高杂质排出量的精细化控制，从而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。
在本申请一实施例中，所述控制单元包括：第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；
所述第一控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种；
所述第二控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
所述第三控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
需要说明的是，在采用质子交换膜燃料电池的汽车上， FCU控制单元上电后首先进入初始化状态。而后质子交换膜燃料电池进入等待（standby）状态，此状态下，电堆处于停机状态，排氢阀关闭，FCU控制单元通过CAN总线与其它控制器和零部件进行通讯，而CAN总线准备就绪需要时间，因此，质子交换膜燃料电池的等待状态是用于保证CAN通讯准备就绪，之后进入启动状态。
而启动状态，包含冷启动状态和常温启动状态。冷启动状态下空气路和氢气路不进行工作，PTC加热单元开启对冷却液进行加热，当进入电堆的冷却液温度超过预设值后，车辆由冷启动状态进入常温启动状态，常温启动下氢气路和控制路会按照要求进行开启，为质子交换膜燃料电池正常工作做准备。
启动完成后进入怠速状态。
本发明中所述质子交换膜燃料电池的状态包括：启动加热状态、怠速状态、发电状态、正常关闭状态和紧急关闭状态。
在启动加热状态下空气路和氢气路不进行工作， PTC加热单元开启对冷却液进行加热。
在怠速状态下质子交换膜燃料电池发动机接收VCU控制单元发送的功率需求，随时待命进入发电模式。
在发电状态下质子交换膜燃料电池发动机根据接收到的VCU控制单元功率需求进行工作。
在正常关闭状态下，质子交换膜燃料电池在停机之前（FCU控制单元发送关机指令之前），需要排出氢气路中的废气，此状态下对电堆进行吹扫并排出氢气路中的废气，吹扫完成后即进入关机状态。
在紧急关闭状态下，质子交换膜燃料电池紧急停机。
为了实现在各个控制模式中定期循环排出氢气路中的杂质，降低氢气路中的杂质含量的目的，下面对本申请实施例提供的控制过程进行更详细的描述。其中，在本申请一实施例中，所述第一控制模式包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
所述第二控制模式包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
所述第三控制模式包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，开启排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述第一预设时间大于第三预设时间；所述第二预设时间小于第四预设时间，所述第四预设时间小于第五预设时间；所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间和第五预设时间可以为：预先标定的固定值；
以及，在本申请另一实施例中，本申请提供的所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间和第五预设时间还可以为：通过预先设定质子交换膜燃料电池在各个工作状态下的各个功率与其预设时间的对应关系并存储为功率-时间脉谱图，在需要获取预设时间时，根据质子交换膜燃料电池当前工作状态下的功率查询预设的功率-时间脉谱图获取当前工作状态下的功率对应的预设时间。
本申请实施例提供一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制装置，
包括：排氢阀和上述任意一实施例提供的所述的控制系统。
在本申请一实施例中，所述质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制装置还包括：质子交换膜燃料电池的氢气路，所述排氢阀设置在所述质子交换膜燃料电池的氢气路中。
参照图4所示，在本申请一实施例中，本申请实施例提供的质子交换膜燃料电池氢气路包括：氢气过滤器、电堆、气水分离器、氢气循环泵、排水开关阀、排氢阀和止回阀，其中，氢气入口连接氢气过滤器的第一端，氢气过滤器的第二端连接电堆的第一端，电堆的第二端连接气水分离器的第一端，气水分离器的第二端连接氢气循环泵的第一端，氢气循环泵的第二端的一个支路经过止回阀连接氢气过滤器的第一端；氢气循环泵的第二端的另一个支路经过排氢阀连接氢气出口；气水分离器的第三端经排水开关阀连接氢气出口。
进一步的，在本申请一实施例中，所述质子交换膜燃料电池的氢气路还包括：压力传感器、第一开关阀、调压阀、安全阀、第二开关阀、第一温-压传感器和第二温-压传感器，其中，压力传感器的第一端连接氢气入口，压力传感器的第二端连接第一开关阀的第一端，第一开关阀的第二端连接调压阀的第一端，调压阀的第二端的一个支路连接氢气过滤器的第一端，调压阀的第二端的另一个支路连接安全阀；氢气过滤器的第二端连接第二开关阀的第一端，第二开关阀的第二端连接第一温-压传感器的第一端，第一温-压传感器的第二端连接电堆的第一端；电堆的第二端连接第二温-压传感器的第一端，第二温-压传感器的第二端连接气水分离器的第一端。
本申请实施例提供了一种质子交换膜燃料电池氢气路排杂质控制方法及系统和装置，通过判断质子交换膜燃料电池的工作模式；根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。由上述内容可知，本发明提供的技术方案，能够控制质子交换膜燃料电池进行氢气路排杂质，降低氢气路中的杂质含量，进而保证质子交换膜燃料电池的效率及寿命高。并且，本发明在氢气路排杂质的控制过程中，能够根据当前质子交换膜燃料电池的工作模式，采取与当前质子交换膜燃料电池工作模式相应控制模式排出氢气路中的杂质，使得本发明提供的控制方法更加灵活高效。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制方法，其特征在于，包括：
判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，打开排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
6.如权利要求3-5任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述排氢阀开启前持续的预设时间通过第一计时器获取；以及，所述排氢阀开启后持续的预设时间通过第二计时器获取。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一计时器和所述第二计时器每计时一次预设时间后清零。
8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，判断质子交换膜燃料电池的工作模式之前，还包括：
将所述第一计时器和所述第二计时器均清零。
9.一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制系统，其特征在于，包括：判断单元和控制单元；
所述判断单元用于判断质子交换膜燃料电池的工作模式；
所述控制单元用于根据所述质子交换膜燃料电池的当前的工作模式，采用相应的控制模式控制氢气路排杂质。
10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述控制单元包括：第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；
所述第一控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第一工作模式时，采用第一控制模式控制氢气路排杂质，所述第一工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为怠速状态、发电状态和启动加热状态中的任意一种；
所述第二控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，采用第二控制模式控制氢气路排杂质，所述第二工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为正常关闭状态；
所述第三控制单元用于在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，采用第三控制模式控制氢气路排杂质，所述第三工作模式包括：所述质子交换膜燃料电池的状态为紧急关闭状态。
11.如权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述第一控制模式包括：在判断所述质子交换膜燃料电池处于所述第一工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第一预设时间后开启所述排氢阀，且在开启所述排氢阀第二预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第一工作模式。
12.如权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述第二控制模式包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第二工作模式时，控制排氢阀保持关闭；
待第三预设时间后开启所述排氢阀、且在开启所述排氢阀第四预设时间后关闭所述排氢阀，并循环上述对所述排氢阀的控制过程，直至退出所述第二工作模式。
13.如权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述第三控制模式包括：
在判断所述质子交换膜燃料电池处于第三工作模式时，开启排氢阀，待第五预设时间后关闭所述排氢阀。
14.一种质子交换膜燃料电池的氢气路排杂质控制装置，其特征在于,包括：排氢阀和权利要求9-13任意一项所述的控制系统。
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