CN113540517B - 一种燃料电池系统的预热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统的预热方法，涉及燃料电池技术领域。本发明提供的燃料电池系统的预热方法，包括判断是否是低温模式，若否，则按照peak‑hold模式工作，若是，则先判断氢气喷射器是否正常工作，若是则系统正常运行，若否，则进入hold模式，预热氢气喷射器。这种方法有效解决燃料电池系统的低温环境适应性问题，方法简单、可靠。

Description

一种燃料电池系统的预热方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统的预热方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池的工作原理是氢气和氧气发生电化学反应，生成水的同时输出电能。由于燃料电池单体的电压通常小于1V,在实际应用时，需要将上百片单体串联组成燃料电池电堆，并匹配相应的外围附件，构成燃料电池系统。
现有的燃料电池系统在氢气侧通常采用电控氢喷的方式控制入堆的氢气压力和流量，通常的，会采用氢气喷射器。但在低温环境下，由于喷嘴结雾或者电磁参数、电气参数等的影响，有可能出现氢气喷射器无法正常打开的问题。
因此，亟需提供一种燃料电池系统的预热方法，以解决现有技术中在低温环境下氢气喷射器无法正常打开的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池系统的预热方法，能够有效解决燃料电池系统的低温环境适应性问题，方法简单、可靠。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
本发明还提供了一种燃料电池系统的预热方法，包括如下步骤：
S100：判断是否为低温模式，若是，则进入S300，若否，则进入S200；
S200：进入模式一开启氢气喷射器，进入S600；
S300：进入模式一开启氢气喷射器，进入S400；
S400：判断电堆入口氢气压力是否在预设时间内达到目标压力，若是，则进入S600，若否，则进入S500；
S500：切换至模式二进行工作并保持一段时间，再进入S300；
S600：燃料电池系统进入运行状态；
其中，所述模式一的电流先按照第一电流后按照第二电流进行设定；所述模式二的电流按照第二电流进行设定，第一电流为能使氢气喷射器开启的电流，第二电流为不能使氢气喷射器开启、但能够使电磁线圈发热的电流。
进一步地，S100中判断是否为低温模式的具体方法包括：根据环境温度判断。
进一步地，根据环境温度判断的具体方法包括：环境温度低于于0℃为低温模式。
进一步地，S500中在模式二的工作状态下，氢气喷射器不会打开，但是其电磁线圈会发热，进而起到加热的目的。
进一步地，S500中模式二的工作状态保持时间为25s-40s。
进一步地，S400中预设时间为25s-40s，目标压力为120kPa-180kPa。
进一步地，S600中燃料电池系统进入运行状态时，能够正常加载电流。
进一步地，所述燃料电池系统包括电堆、氢气喷射器、储氢装置和空压机，所述储氢装置出来的新鲜氢气经过所述氢气喷射器后进入所述电堆，大气中的空气通过所述空压机后进入所述电堆。
进一步地，所述燃料电池系统还包括吹扫电磁阀，所述吹扫电磁阀设置在所述电堆的氢气出口管路上，用于控制自所述电堆出来的氢气的流量。
进一步地，所述燃料电池系统还包括调压阀，所述调压阀设置在所述电堆的空气出口管路上，用于控制自所述电堆出来的空气的流量。
与现有技术相比，本发明提供的燃料电池系统的预热方法，包括判断是否是低温模式，若否，则按照peak-hold模式工作，若是，则先判断氢气喷射器是否正常工作，若是，则系统正常运行，若否，则进入hold模式，预热氢气喷射器。这种预热方法有效地解决了燃料电池系统的低温环境适应性问题，方法简单、可靠。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例的燃料电池系统的结构图；
图2示出了本发明实施例的燃料电池系统的模式一和模式二的示意图；
图3示出了本发明实施例的燃料电池系统的预热方法的流程图。
附图标记：
1-电堆；2-氢气喷射器；3-储氢装置；4-空压机；5-吹扫电磁阀；6-调压阀。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池系统，包括电堆1、氢气喷射器2、储氢装置3和空压机4，储氢装置3出来的新鲜氢气经过氢气喷射器2后进入电堆1，大气中的空气通过空压机4后进入电堆1。
进一步地，燃料电池系统还包括吹扫电磁阀5，吹扫电磁阀5设置在电堆1的氢气出口管路上，用于控制自电堆1出来的氢气的流量。
进一步地，燃料电池系统还包括调压阀6，调压阀6设置在电堆1的空气出口管路上，用于控制自电堆1出来的空气的流量。
本实施例还提供了一种上述燃料电池系统的预热方法，如图3所示，该预热方法包括如下步骤：
S100：开始；
S200：判断是否为低温模式，若是，则进入S400，若否，则进入S300，具体地可以根据环境温度来判断，更为具体地，比如环境温度低于0℃为低温模式；
S300：进入模式一开启氢气喷射器2，进入S700，模式的分类如图2所示，其中，模式一包含①和②合成的波形，即氢气喷射器2的驱动电流按照先peak后hold的模式设定。其中，peak状态以第一电流运行，第一电流为能使氢气喷射器2开启的电流，hold状态以第二电流运行，第二电流为不能使氢气喷射器2开启、但能够使电磁线圈发热的电流。具体地，本实施例的peak电流为8A，hold的电流为4A；
S400：进入模式一开启氢气喷射器2，进入S500；
S500：判断电堆1入口氢气压力是否在预设时间内达到目标压力，具体地，例如电堆1入口氢气压力是否在25s-40s内达到120kPa-180kPa，优选地，电堆1入口氢气压力是否在30s内达到150kPa，若是，则进入S700，若否，则进入S600；
S600：切换至模式二进行工作并保持一段时间，其中模式二包含②和③合成的波形，即氢气喷射器2的驱动电流按照hold的模式设定，具体地，hold的电流为4A，需要说明的是，在此电流下，氢气喷射器2不会打开，但是其电磁线圈会发热，进而可以起到加热的目的，具体的，例如可以维持加热25s-40s，优选地，本实施例的电磁线圈维持加热30s，再进入S400；
S700：燃料电池系统进入运行状态，可以正常加载电流。
本实施例提供的燃料电池系统及其预热方法，包括判断是否是低温模式，若否，则按照peak-hold模式工作，若是，则先判断氢气喷射器2是否正常工作，若是，则系统正常运行，若否，则进入hold模式，预热氢气喷射器2。这种预热方法有效地解决了燃料电池系统的低温环境适应性问题，方法简单、可靠。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统的预热方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：判断是否为低温模式，若是，则进入S300，若否，则进入S200；
S200：进入模式一开启氢气喷射器（2），进入S600；
S300：进入模式一开启氢气喷射器（2），进入S400；
S400：判断电堆（1）入口氢气压力是否在预设时间内达到目标压力，若是，则进入S600，若否，则进入S500；
S500：切换至模式二进行工作并保持一段时间，再进入S300；
S600：燃料电池系统进入运行状态；
其中，所述模式一的电流先按照第一电流后按照第二电流进行设定；所述模式二的电流按照第二电流进行设定，第一电流为能使氢气喷射器（2）开启的电流，第二电流为不能使氢气喷射器（2）开启、但能够使电磁线圈发热的电流。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，S100中判断是否为低温模式的具体方法包括：根据环境温度判断。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，根据环境温度判断的具体方法包括：环境温度低于0℃为低温模式。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，S500中在模式二的工作状态下，氢气喷射器（2）不会打开，但是其电磁线圈会发热，进而起到加热的目的。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，S500中模式二的工作状态保持时间为25s-40s。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，S400中预设时间为25s-40s，目标压力为120kPa-180kPa。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，S600中燃料电池系统进入运行状态时，能够正常加载电流。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆（1）、氢气喷射器（2）、储氢装置（3）和空压机（4），所述储氢装置（3）出来的新鲜氢气经过所述氢气喷射器（2）后进入所述电堆（1），大气中的空气通过所述空压机（4）后进入所述电堆（1）。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，还包括吹扫电磁阀（5），所述吹扫电磁阀（5）设置在所述电堆（1）的氢气出口管路上，用于控制所述电堆（1）出来的氢气的流量。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统的预热方法，其特征在于，还包括调压阀（6），所述调压阀（6）设置在所述电堆（1）的空气出口管路上，用于控制所述电堆（1）出来的空气的流量。
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