CN112820908A - 一种氢燃料电池系统正常关机方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢燃料电池系统正常关机方法，该正常关机方法的关机顺序为：先关闭空压机，之后关闭燃料电池系统空气路的进出堆节气门，其次关闭氢燃料电池DC/DC变换器，接着关闭氢气循环泵、氢气入口电磁阀和电堆尾排装置，最后关闭氢燃料电池系统中的水泵和散热风扇。通过该关机顺序能够防止电堆内催化剂和质子交换膜的损伤，从而延长质子交换膜燃料电池的使用寿命。

Description

一种氢燃料电池系统正常关机方法
技术领域
本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池系统正常关机方法。
背景技术
氢燃料电池系统在运行结束过程中，会产生大量的水分，如果在关闭氢燃料电池系统之前未能将水分吹出堆内，则会造成电堆内积水，对下一次氢燃料电池系统的运行产生影响，进而影响氢燃料电池电堆的使用寿命。
吹扫过程在氢燃料电池系统的关机过程中尤为重要，吹扫过程既可以避免电堆内积水情况的出现，同时也会保护氢燃料电池电堆的使用性能，进而延长电堆的使用时长；氢燃料电池DC/DC变换器是氢燃料电池系统中连接负载的重要设备，如果关闭氢燃料电池DC/DC变换器，使氢燃料电池电堆处于开路状态，则较高的单体电压会对催化剂的分解起到促进的作用，对氢燃料电池电堆造成不可挽回的损伤。
目前的氢燃料电池系统的关闭过程存在有两种方式，一种是率先关闭氢气路，利用空气路的开启来达到消耗多余的氧气的目的；另一种是率先关闭空气路，利用多余的氢气来消耗多余的氢气的目的。前者的过程会对下一次氢燃料电池系统的开启形成较为严重影响，会造成氢气侧渗入空气，在阳极侧形成氢空界面，是一种较为危险的工况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种氢燃料电池系统正常关机方法。
本发明提供一种氢燃料电池系统正常关机方法，所述正常关机方法的步骤为：
S1，调整氢燃料电池电堆的输出电流至氢燃料电池电堆各单体电压的最高值小于0.8V；同时氢燃料电池电堆的输出电流不易太大；
S2，设定氢燃料电池电堆的尾排开启时间和关闭时间；
S3，根据当前监测到的空气流量设定空压机转速；
S4，空压机转速设定完成后，判断监测到的空气流量是否等于空气流量参考值，若等于，则设定氢气目标压强为10Kpa，保持氢燃料电池系统维持当前状态1分钟；若不等于，则重新设定空压机转速；
S5,1分钟结束后，设定氢燃料电池电堆的输出电流为5A，将空压机的转速调整为0，关闭空压机，之后关闭氢燃料电池系统空气路的进出堆节气门；
S6，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.6V时，立刻关闭氢燃料电池DC/DC变换器；
S7，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.3V时，先关闭氢气循环泵，再关闭氢气入口电磁阀；
S8，当流出氢燃料电池电堆的冷却液温度小于45℃时，先关闭氢燃料电池系统中的散热风扇，再关闭水泵。
进一步地，步骤S1中，氢燃料电池电堆的输出电流为60A。
进一步地，步骤S2中，在氢燃料电池系统的关机过程中，氢燃料电池系统的排水关闭时间和排气关闭时间均设定为10S，排水开启时间和排气开启时间均设定为0.5S。
进一步地，步骤S4中，空气流量参考值的计算公式为：
Figure BDA0002873907270000031
式中，N为燃料电池电堆的片数；
Figure BDA0002873907270000032
为吹扫过程中空气流量参考值，Nm3/h。
进一步地，氢燃料电池系统关闭过程中吹扫模式的设定为未关闭燃料电池DC/DC变换器，氢燃料电池电堆有相应的输出电流，在此种状态下进行吹扫。
本发明提供的氢燃料电池系统正常关机方法的关机顺序为：先关闭空压机，之后关闭燃料电池系统空气路的进出堆节气门，其次关闭氢燃料电池DC/DC变换器，接着关闭氢气循环泵、氢气入口电磁阀和电堆尾排装置，最后关闭氢燃料电池系统中的水泵和散热风扇；通过该关机顺序能够防止电堆内催化剂和质子交换膜的损伤，从而延长质子交换膜燃料电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种氢燃料电池系统正常关机方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种氢燃料电池系统正常关机方法，步骤为：
步骤S1，调整氢燃料电池电堆的输出电流至氢燃料电池电堆各单体电压的最高值小于0.8V；同时氢燃料电池电堆的输出电流不易太大，保持在60A左右；
步骤S2，设定氢燃料电池电堆的尾排开启时间和关闭时间；在氢燃料电池系统的关机过程中，氢燃料电池系统的排水关闭时间和排气关闭时间均设定为10S，排水开启时间和排气开启时间均设定为0.5S；
步骤S3，根据当前监测到的空气流量设定空压机转速；
步骤S4，空压机转速设定完成后，判断监测到的空气流量是否等于空气流量参考值，若等于，则设定氢气目标压强为10Kpa，保持氢燃料电池系统维持当前状态1分钟；若不等于，则重新设定空压机转速；空气流量参考值的计算公式为：
Figure BDA0002873907270000041
式中，N为燃料电池电堆的片数；
Figure BDA0002873907270000042
为吹扫过程中空气流量参考值，Nm3/h；
步骤S5,1分钟结束后，设定氢燃料电池电堆的输出电流为5A，将空压机的转速调整为0，关闭空压机，之后关闭氢燃料电池系统空气路的进出堆节气门；
步骤S6，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.6V时，立刻关闭氢燃料电池DC/DC变换器；若氢燃料电池电堆各单体电压的最高值大于等于0.6V，则重新设定氢燃料电池电堆的输出电流值；
步骤S7，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.3V时，先关闭氢气循环泵，再关闭氢气入口电磁阀；若氢燃料电池电堆各单体电压的最高值大于等于0.3V，则继续关闭氢燃料电池DC/DC变换器；
步骤S8，当流出氢燃料电池电堆的冷却液温度小于45℃时，先关闭氢燃料电池系统中的散热风扇，再关闭水泵；若流出氢燃料电池电堆的冷却液温度大于等于45℃，则继续关闭氢气循环泵和氢气入口电磁阀。
本发明实施例提供的氢燃料电池系统正常关机方法的关机顺序为：先关闭空压机，之后关闭燃料电池系统空气路的进出堆节气门，其次关闭氢燃料电池DC/DC变换器，接着关闭氢气循环泵、氢气入口电磁阀和电堆尾排装置，最后关闭氢燃料电池系统中的水泵和散热风扇。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氢燃料电池系统正常关机方法，其特征在于，所述正常关机方法的步骤为：
S1，调整氢燃料电池电堆的输出电流至氢燃料电池电堆各单体电压的最高值小于0.8V；
S2，设定氢燃料电池电堆的尾排开启时间和关闭时间；
S3，根据当前监测到的空气流量设定空压机转速；
S4，空压机转速设定完成后，判断监测到的空气流量是否等于空气流量参考值，若等于，则设定氢气目标压强为10Kpa，保持氢燃料电池系统维持当前状态1分钟；
S5,1分钟结束后，设定氢燃料电池电堆的输出电流为5A，将空压机的转速调整为0，依次关闭空压机和氢燃料电池系统空气路的进出堆节气门；
S6，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.6V时，关闭氢燃料电池DC/DC变换器；
S7，当氢燃料电池电堆各单体电压的最高值下降到小于0.3V时，依次关闭氢气循环泵和氢气入口电磁阀；
S8，当流出氢燃料电池电堆的冷却液温度小于45℃时，依次关闭氢燃料电池系统中的散热风扇和水泵。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统正常关机方法，其特征在于，步骤S1中，氢燃料电池电堆的输出电流为60A。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统正常关机方法，其特征在于，步骤S2中，氢燃料电池系统的排水关闭时间和排气关闭时间均设定为10S，排水开启时间和排气开启时间均设定为0.5S。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统正常关机方法，其特征在于，步骤S4中，空气流量参考值的计算公式为：
Figure FDA0002873907260000021
式中，N为燃料电池电堆的片数；
Figure FDA0002873907260000022
为吹扫过程中空气流量参考值，Nm3/h。
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Denomination of invention: A Normal Shutdown Method for Hydrogen Fuel Cell System

Effective date of registration: 20220927

Granted publication date: 20220607

Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Wuhan branch

Pledgor: WUHAN LUOGEFU HYDROGEN ENERGY AUTOMOBILE Co.,Ltd.

Registration number: Y2022420000331