CN111799488B - 一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，根据不同电流区间，分别控制排水、排氢阀的开启周期和开启时间，提高氢气利用率。其中，排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同；排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同；排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。

Description

一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法
技术领域
本发明涉及一种排氢阀和排水阀开启频率控制方法，具体涉及一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法。
背景技术
燃料电池系统在一定情况下可能存在湿度过大情况，且极容易产生水淹，故一般电堆或系统中需集成排水电磁阀。
由于阴极长期有大量氮气存在，且在阴阳极具备一定浓度差，故一定时间，氮气将由阴极扩散至阳极，导致阳极氢气浓度下降，故需要定期排氢，保证阳极氢气浓度，从而保证电压稳定。
如图2所示，为燃料电池阳极排水排氢系统原理图。要同时从阳极排水、排氢比较困难，故再排水排氢之前集成分水器，提前将氢气与水分离，在分别将水与氢气通过不同的通道排出系统。
关于排氢频率，现有方案多采用固定排氢频率，无法根据不同效率灵活调节排氢频率。
专利文献1公开了一种燃料电池阳极间歇排氢系统及其控制方法，所述控制方法包括：实时监测燃料电池电堆的电压及所述燃料电池电堆阳极出口处的氮气浓度；当确定所述燃料电池电堆在阳极排氢关闭期间的电压压降值大于预设的压降阈值时，控制所述燃料电池电堆阳极出口的氢气开始排放；当确定所述燃料电池电堆阳极出口处的氮气浓度小于预设的氮气浓度阈值时，控制所述燃料电池电堆阳极出口的氢气排放停止。所述排氢系统及其控制方法可以在维持燃料电池电堆电压的稳定性的基础上提高燃料电池系统的氢气利用效率。
专利文献2公开了一种可在低温下快速开启的质子交换膜燃料电池排氢系统，包括：排氢管、排氢阀、冷却液支路和注液阀，所述排氢管包括进口管路和出口管路，两者通过排氢阀相连接，进口管路的进气口与燃料电池电堆连接；排氢管的进口管路和冷却液支路通过注液阀相连接，冷却液支路的另一端可注入冷却液。本发明利用燃料电池系统冷却液凝固点低的特性，对排氢管路和排氢阀覆盖保护，避免了因气、液态水因低温凝固导致的管路堵塞和阀体冻结，显著提高了排氢系统的开启速度，同时缩短了燃料电池系统在低温下冷起启动的时间，提高了燃料电池系统的效率，整体设计简单易于实现。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，根据不同效率调节排氢频率，低效区间排氢频率高，高效区间排氢频率低。如图1所示，为燃料电池效率与电流关系，可知燃料电池的效率由电流决定，电流越大、效率越低。因此在供氢时可以根据不同电流下的电池效率控制供氢量，以及氢气循环回路的控制。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，根据不同电流区间，分别控制排水、排氢阀的开启周期和开启时间，提高氢气利用率。其中，排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同；排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同；排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。
进一步地，排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；在0～1/4I额时，开启周期为T1，在1/4I额～1/2I额时，开启周期为T2，在1/2I额～3/4I额时，开启周期为T3，在3/4I额～I额时，开启周期为T4；
其中，T1＞T2＞T3＞T4。
更进一步地，排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为t1，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t2，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t3，在3/4I额～I额时，开启时间为t4；
其中，T1＞T2＞T3＞T4＞t1＞t2＞t3＞t4。
进一步地，排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同，均为T0。
更进一步地，排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为t5，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t6，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t7，在3/4I额～I额时，开启时间为t8；
其中，T0＞t8＞t7＞t6＞t5。
本发明提供一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，根据不同效率调节排氢频率，低效区间排氢频率高，高效区间排氢频率低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为燃料电池效率与电流关系示意图；
图2为燃料电池阳极排水排氢系统原理图；
图3为燃料电池排氢周期及开启时间随电流变化曲线；
图4为燃料电池排水阀开启频率及开启时间随电流变化曲线；
图5为燃料电池排氢阀开启频率及开启时间随电流变化实例示意；
图6为燃料电池排水阀开启频率及开启时间随电流变化实例示意。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，根据不同电流区间，分别控制排水、排氢阀的开启周期和开启时间，提高氢气利用率。其中，排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同；排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同；排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。
进一步地，排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；在0～1/4I额时，开启周期为T1，在1/4I额～1/2I额时，开启周期为T2，在1/2I额～3/4I额时，开启周期为T3，在3/4I额～I额时，开启周期为T4；
进一步地，排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为t1，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t2，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t3，在3/4I额～I额时，开启时间为t4；
其中：T1＞T2＞T3＞T4＞t1＞t2＞t3＞t4。如图3所示，为料电池排氢周期及开启时间随电流变化曲线。如图4所示，为燃料电池排水阀开启频率及开启时间随电流变化曲线。
进一步地，排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同，均为T0；
进一步地，排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为t5，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t6，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t7，在3/4I额～I额时，开启时间为t8；
其中T0＞t8＞t7＞t6＞t5。
实施例
排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同；在0～1/4I额时，开启周期为20s，在1/4I额～1/2I额时，开启周期为17.5s，在1/2I额～3/4I额时，开启周期为15s，在3/4I额～I额时，开启周期为12.5s；
在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为4s，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为3s，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为2s，在3/4I额～I额时，开启时间为1s；
排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同，均为20s；
排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同。在0～1/4I额时，开启时间为1s，在1/4I额～1/2I额时，开启时间为2s，在1/2I额～3/4I额时，开启时间为3s，在3/4I额～I额时，开启时间为4s。
如图5所示，为燃料电池排氢阀开启频率及开启时间随电流变化实例示意。如图6所示，为燃料电池排水阀开启频率及开启时间随电流变化实例示意。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于电流的排氢阀和排水阀开启频率控制方法，其特征在于，根据不同电流区间，分别控制排水、排氢阀的开启周期和开启时间：
排氢阀开启周期在电流不同区间开启周期不同，具体为：
在0～1/4I额时，开启周期为T1；在1/4I额～1/2I额时，开启周期为T2；在1/2I额～3/4I额时，开启周期为T3；在3/4I额～I额时，开启周期为T4；其中，T1＞T2＞T3＞T4：
排氢阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同，具体为：
在0～1/4I额时，开启时间为t1；在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t2；在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t3；在3/4I额～I额时，开启时间为t4；
其中，T1＞T2＞T3＞T4＞t1＞t2＞t3＞t4；
排水阀开启周期在电流不同区间开启周期相同，均为T0；
排水阀开启时间，在电流不同区间，开启时间不同，具体为：
在0～1/4I额时，开启时间为t5；在1/4I额～1/2I额时，开启时间为t6；在1/2I额～3/4I额时，开启时间为t7；在3/4I额～I额时，开启时间为t8；其中，T0＞t8＞t7＞t6＞t5。
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