CN115954508B - 一种燃料电池的停机控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种燃料电池的停机控制方法及系统，电堆阴极产生的富氮气体又通过废气循环系统回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，达到电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。上述过程中，电堆阴极排出的高温干燥的富氮废气不经过冷却和增湿步骤，直接送入电堆阴极进行反应，能够快速降低电堆含水量，实现输出电压的快速下降，同时，在停机过程中控制燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，随着输出电压降低，输出电流也随之降低，从而避免在输出电压快速下降的过程中出现输出电流过大的风险情况。

Description

一种燃料电池的停机控制方法及系统

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池的停机控制方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能的发电装置。只要不断供应燃料和氧化剂，燃料电池就能源源不断地输出电能和热能。其具有发电效率高，低噪音，零排放等优点。

质子交换膜燃料电池运行需要适当的含水量以保证质子交换膜的质子传导性能和电化学反应的高效运行，而在停机状态下需要最低含水量，因此从运行到停机的状态切换，需要将电堆中的水排出。

现有技术的燃料电池系统在停机时，采用怠速工况控制策略，电堆温度较低，仅通过大气流量带走电堆中的水，并采用恒定电压的形式进行电堆内部剩余气体的反应消耗，该方法限制了电堆气体消耗速率，限制了电堆快速停机。若按照一定的速率逐渐降低电堆输出电压，由于燃料电池系统运行环境和电堆内部运行状态的不同，存在电堆输出电流过大的风险，也会影响最佳的电压下降速率。若为避免输出电流过大和电堆发热量激增、产水量激增等问题而限制电压下降速率，也会限制电堆快速停机。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种燃料电池的停机控制方法及系统，用以解决现有技术的燃料电池系统在停机时，控制输出电压下降速率过快可能导致输出电流过大，从而无法实现电堆快速停机的问题。

本申请实施例提供的一种燃料电池的停机控制方法，包括：

根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线；

将电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后，直接将混合气体送入电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，将氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再送入电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值。

上述技术方案中，电堆阴极产生的富氮气体又通过废气循环系统回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，在富氮废气的氧气浓度足够低时，燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值，燃料电池无法输出电能，则认为停机控制过程结束，达到电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。上述过程中，电堆阴极排出的高温干燥的富氮废气不经过冷却和增湿步骤，直接送入电堆阴极进行反应，能够快速降低电堆含水量，实现输出电压的快速下降，同时，在停机过程中控制燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，随着输出电压降低，输出电流也随之降低，从而避免在输出电压快速下降的过程中出现输出电流过大的风险情况。

在一些可选的实施方式中，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，包括：

若输出电压和输出电流的实际值偏离停机特性曲线，则根据偏离方向和偏离大小，对控制变量进行负反馈控制，使输出电压和输出电流回到停机特性曲线上；

其中，控制变量用于控制输出电压和输出电流的变化。

上述技术方案中，不同于一般的恒压控制策略或恒流控制策略，而是控制输出电压和输出电流的对应关系在设定的停机特性曲线上，使得燃料电池保持停机过程中随着输出电压下降，输出电流也相应减小的输出特性，该过程中通过输出控制电路实现毫秒级响应时间，并由于输出控制电路响应速度远高于氢气回路和空气回路的组件，提升了燃料电池的稳定性和使用寿命。

在一些可选的实施方式中，其中，控制变量包括直流变压器的输出占空比。

上述技术方案中，通过直流变压器输出占空比的自动反馈控制，实现燃料电池输出电流和输出电压的伏安特性曲线为预设的停机特性曲线。

本申请实施例提供的一种燃料电池的停机控制系统，包括：

输出控制电路，用于根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线；

电磁阀用于在打开电磁阀时，电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后的混合气体通过电磁阀直接送入电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再通过电磁阀送入电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值。

上述技术方案中，电堆阴极产生的富氮气体又通过废气循环系统回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，在富氮废气的氧气浓度足够低时，燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值，燃料电池无法输出电能，则认为停机控制过程结束，达到电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。上述过程中，电堆阴极排出的高温干燥的富氮废气不经过冷却和增湿步骤，通过电磁阀后直接送入电堆阴极进行反应，能够快速降低电堆含水量，实现输出电压的快速下降，同时，利用输出控制电路，在停机过程中控制燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，随着输出电压降低，输出电流也随之降低，从而避免在输出电压快速下降的过程中出现输出电流过大的风险情况。

在一些可选的实施方式中，还包括过滤器和空压机；

外部空气经过滤器过滤后与电堆阴极产生的富氮废气一起被空压机吸入，空压机将过滤后的空气和富氮废气的混合气体通过电磁阀后送入电堆阴极。

上述技术方案中，空压机将电堆阴极产生的富氮废气和少量空气一起吸入，然后通过电磁阀所在的通道直接将富氮废气和少量空气的混合气体送至电堆阴极进行反应，跳过冷却和增湿的步骤。

在一些可选的实施方式中，还包括EGR阀；

EGR阀用于通过打开EGR阀，将富氮废气通过EGR阀送至空压机的进气口。

上述技术方案中，电堆阴极产生的富氮废气又通过废气循环系统的EGR阀后又回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，最后利用氧气浓度足够低的富氮废气作为填充电堆阳极惰性气体，以保护停机状态下的电堆。

在一些可选的实施方式中，还包括汽水分离装置、排水阀和排氮阀；汽水分离装置用于将电堆阳极产生的汽水混合物的水和气体分离；排水阀用于将分离出的水排出；排氮阀用于将分离出的气体中的氮气排出。

在一些可选的实施方式中，还包括单向阀：

单向阀用于将分离出的气体中的剩余氢气送入氢循环泵。

在一些可选的实施方式中，还包括氢循环泵和补氢阀；

补氢阀打开时，氢循环泵将通过补氢阀送入的氢气继续送至电堆阳极；

补氢阀关闭时，氢循环泵停止对电堆阳极供给氢气，使电堆阳极残余氢气继续反应直至消耗殆尽。

在一些可选的实施方式中，还包括补氮阀；

补氮阀打开时，氢循环泵将通过补氮阀送入的氮气继续送至电堆阳极。

上述技术方案中，为实现电堆阴极和电堆阳极都充满氮气的停机状态，增加额外的补氮设备。本实施例中，在停机开始时，关闭补氢阀，关闭排氮阀，在电堆阳极不断消耗剩余的氢气的过程中，通过打开补氮阀，将制得的氮气通过补氮阀送至氢循环泵，再由氢循环泵将氮气送至电堆阳极，最终使电堆阳极充满氮气，从而实现电堆阳极都充满氮气的停机状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种燃料电池的停机控制方法步骤流程图；

图2为本申请一个实施例提供的燃料电池的停机控制系统示意图；

图3示出了可行的三种停机特性曲线；

图4为本申请另一实施例提供的燃料电池的停机控制系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种燃料电池的停机控制方法步骤流程图，具体包括：

步骤100、根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线；

步骤200、将电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后，直接将混合气体送入电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，将氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再送入电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值。

本申请实施例中，电堆阴极产生的富氮气体又通过废气循环系统回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，在富氮废气的氧气浓度足够低时，燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值，燃料电池无法输出电能，则认为停机控制过程结束，达到电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。上述过程中，电堆阴极排出的高温干燥的富氮废气不经过冷却和增湿步骤，直接送入电堆阴极进行反应，能够快速降低电堆含水量，实现输出电压的快速下降，同时，在停机过程中控制燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，随着输出电压降低，输出电流也随之降低，从而避免在输出电压快速下降的过程中出现输出电流过大的风险情况。

在一些可选的实施方式中，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，包括：若输出电压和输出电流的实际值偏离停机特性曲线，则根据偏离方向和偏离大小，对控制变量进行负反馈控制，使输出电压和输出电流回到停机特性曲线上；其中，控制变量用于控制输出电压和输出电流的变化。

本申请实施例中，不同于一般的恒压控制策略或恒流控制策略，而是控制输出电压和输出电流的对应关系在设定的停机特性曲线上，使得燃料电池保持停机过程中随着输出电压下降，输出电流也相应减小的输出特性，例如：在燃料电池输出直流变压器的输入侧，对燃料电堆的输出电流和输出电压进行调整，在燃料电池工况参数保持或变化的情况下，均通过调整Buck-Boost电路电子器件开关占空比的方式，使得输入侧的电流和电压值始终位于停机特性曲线上，进而按照燃料电堆的预定输出性能进行电能输出。该过程中通过输出控制电路实现毫秒级响应时间，并由于输出控制电路响应速度远高于氢气回路和空气回路的组件，提升了燃料电池的稳定性和使用寿命。

在一些可选的实施方式中，其中，控制变量包括直流变压器的输出占空比。本申请实施例中，通过直流变压器输出占空比的自动反馈控制，实现燃料电池输出电流和输出电压的伏安特性曲线为预设的停机特性曲线。

具体的自动反馈控制过程，包括：

当处于停机控制过程中时，通过计算燃料电堆的输出电流和输出电压与停机特性曲线的差异值，调整燃料电池输出直流变压器的占空比；其中，差异值为同一电流下的电压差、同一电压下的电流差，或采用所述电压差、电流差计算得到的数值。

若采用电压差作为差异值，当处于停机控制过程中时，燃料电池输出直流变压器的占空比调整过程具体为：

计算燃料电堆的输出电流和输出电压与停机特性曲线中对应点的差异值，该差异值为电压差；

若差异值等于零，即燃料电池的实际输出电流和电压在停机特性曲线中，则保持占空比不变；

若差异值大于零，即燃料电池的实际输出电流和电压在停机特性曲线上方，则调整占空比，增大燃料电堆的输出电流；

若差异值小于零，即燃料电池的实际输出电流和电压在停机特性曲线下方，则调整占空比，减小燃料电堆的输出电流。

本申请实施例提供的一种燃料电池的停机控制系统，具体包括：

输出控制电路，用于根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线。

电磁阀用于在打开电磁阀时，电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后的混合气体通过电磁阀直接送入电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再通过电磁阀送入电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值。

本申请实施例中，电堆阴极产生的富氮气体又通过废气循环系统回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，在富氮废气的氧气浓度足够低时，燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值，燃料电池无法输出电能，则认为停机控制过程结束，达到电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。上述过程中，电堆阴极排出的高温干燥的富氮废气不经过冷却和增湿步骤，通过电磁阀后直接送入电堆阴极进行反应，能够快速降低电堆含水量，实现输出电压的快速下降，同时，利用输出控制电路，在停机过程中控制燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，随着输出电压降低，输出电流也随之降低，从而避免在输出电压快速下降的过程中出现输出电流过大的风险情况。

具体地，请参照图2，图2为本申请一个实施例提供的燃料电池的停机控制系统示意图，其中，输出控制电路部分未示出。

图中电堆的上部分为电堆阴极，电堆下部分为电堆阳极。电堆阴极的进气和出气口连接增湿器，增湿器的进气口连接中冷器的出气口，中冷器的进气口连接空压机的出气口，空压机的进气口连接过滤器的出气口。在燃料电池输出电能供电时，空气经过过滤器的过滤之后，被空压机吸入并依次经过中冷器、增湿器后输送到电堆阴极进行反应，其中中冷器对气体进行冷却降温，增湿器对气体增湿，避免质子交换膜缺水导致损坏。此时，电堆阳极的补氢阀打开，通过氢循环泵向电堆阳极提供氢气进行反应。质子交换膜燃料电池就是以氢气为燃料，以氧气为氧化剂的电化学发电装置，把氢气和空气分别通入阳极和阴极，气体在催化剂的作用下反应产生水，同时会有大量的热量产生。

本实施例的停机控制系统还包括了废气循环系统，通过打开废气循环系统的EGR阀，可以将电堆阴极产生的富氮废气通过EGR阀后送至空压机的进气口。在EGR阀的进气口还设置有背压阀，用于调节电堆阴极的气体压力。

本实施例中在空压机的出气口和电堆阴极的进气口之间还设置了电磁阀，在电磁阀打开时，空压机将富氮废气和少量空气的混合其他送入电堆阴极进行反应。

停机控制系统还包括汽水分离装置、排水阀和排氮阀，汽水分离装置设置在电堆阳极的排气口，氢循环装置设置在电堆阳极的进气口，在汽水分离装置与氢循环泵之间还设置有单向阀。汽水分离装置将电堆阳极排出气体中的水分通过排水阀排出，排氮阀将氮气排出，剩余氢气通过单向阀进入氢循环泵后进入电堆阳极继续反应。

本实施例的停机控制系统的具体工作流程包括：

在燃料电池正常供电时，EGR阀关闭，补氢阀打开，电磁阀关闭。空气依次通过过滤器、空压机、中冷器和增湿器后进入电堆阴极，在电堆中消耗空气中的氧气进行反应，产生的富氮废气从电堆阴极的出气口排出。在电堆阳极，氢循环泵不断给电堆阳极送入燃料氢气，在电堆中消耗氢气进行反应，产生的水通过排水阀排出，未消耗完的氢气通过单向阀进入氢循环泵。

在接收到停机指令时，首先将输出控制电路的控制模式切换为停机控制模式，即控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线，如图3所示，图3示出了可行的三种停机特性曲线，其中坐标横轴为输出电流，坐标纵轴为输出电压，在怠速点和原点之间的任意单调曲线都可以作为预设的停机特性曲线，即随着输出电压减小，输出电流也随之减小。

打开EGR阀，让空压机吸入富氮废气和少量空气，打开电磁阀，让富氮废气和少量空气的混合气体跳过冷却和增湿的步骤，直接通过电磁阀所在的通道送至电堆阴极，由于富氮废气为高温和干燥的气体，可以快速降低电堆含水量。电堆阴极新产生的富氮废气和少量空气又被空压机吸入，由空压机通过电磁阀所在的通道送至电堆阴极继续反应，重复该过程，直到送入电堆阴极的气体的氧气浓度足够低，燃料电池无法输出电能，其标志为输出电压和输出电流均达到相应的阈值。

本实施例中，电堆阴极产生的富氮废气又通过废气循环系统的EGR阀后又回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，最后利用氧气浓度足够低的富氮废气作为填充电堆阳极的惰性气体，同时，电堆阴极充满氢气，实现电堆阳极充满氢气且电堆阴极充满氮气的停机状态。

请参照图4，图4为本申请另一个实施例提供的燃料电池的停机控制系统示意图，其中，输出控制电路部分未示出。

图中电堆的上部分为电堆阴极，电堆下部分为电堆阳极。电堆阴极的进气和出气口连接增湿器，增湿器的进气口连接中冷器的出气口，中冷器的进气口连接空压机的出气口，空压机的进气口连接过滤器的出气口。在燃料电池输出电能供电时，空气经过过滤器的过滤之后，被空压机吸入并依次经过中冷器、增湿器后输送到电堆阴极进行反应，其中中冷器对气体进行冷却降温，增湿器对气体增湿，避免质子交换膜缺水导致损坏。此时，电堆阳极的补氢阀打开，通过氢循环泵向电堆阳极提供氢气进行反应。

本实施例的停机控制系统还包括了废气循环系统，通过打开废气循环系统的EGR阀，可以将电堆阴极产生的富氮废气通过EGR阀后送至空压机的进气口。在EGR阀的进气口还设置有背压阀，用于调节电堆阴极的气体压力。

本实施例中在空压机的出气口和电堆阴极的进气口之间还设置了电磁阀，在电磁阀打开时，空压机将富氮废气和少量空气的混合其他送入电堆阴极进行反应。

停机控制系统还包括汽水分离装置、排水阀和排氮阀，汽水分离装置设置在电堆阳极的排气口，氢循环装置设置在电堆阳极的进气口，在汽水分离装置与氢循环泵之间还设置有单向阀。汽水分离装置将电堆阳极排出气体中的水分通过排水阀排出，排氮阀将氮气排出，剩余氢气通过单向阀进入氢循环泵后进入电堆阳极继续反应。

本实施例的停机控制系统还包括补氮阀，在补氮阀打开时，氢循环泵将通过补氮阀送入的氮气继续送至电堆阳极。本申请实施例中，为实现电堆阴极和电堆阳极都充满氮气的停机状态，增加额外的补氮设备。本实施例中，在停机开始时，关闭补氢阀，关闭排氮阀，在电堆阳极不断消耗剩余的氢气的过程中，通过打开补氮阀，将制得的氮气通过补氮阀送至氢循环泵，再由氢循环泵将氮气送至电堆阳极，最终使电堆阳极充满氮气，从而实现电堆阳极都充满氮气的停机状态。

本实施例的停机控制系统的具体工作流程包括：

在燃料电池正常供电时，EGR阀关闭，补氢阀打开，电磁阀关闭。空气依次通过过滤器、空压机、中冷器和增湿器后进入电堆阴极，在电堆中消耗空气中的氧气进行反应，产生的富氮废气从电堆阴极的出气口排出。在电堆阳极，氢循环泵不断给电堆阳极送入燃料氢气，在电堆中消耗氢气进行反应，产生的水通过排水阀排出，未消耗完的氢气通过单向阀进入氢循环泵。

在接收到停机指令时，首先将输出控制电路的控制模式切换为停机控制模式，即控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线，如图3所示，图3示出了可行的三种停机特性曲线，其中坐标横轴为输出电流，坐标纵轴为输出电压，在怠速点和原点之间的任意单调曲线都可以作为预设的停机特性曲线，即随着输出电压减小，输出电流也随之减小。

关闭补氢阀，让电堆阳极剩余氢气继续反应直至消耗殆尽。关闭排氮阀，打开补氮阀，让电堆阳极排出的氮气继续进入氢循环泵，并利用补氮设备排出的氮气通过补氮阀后送入氢循环泵，在电堆阳极的剩余氢气消耗殆尽时，电堆阳极也就充满了惰性气体氮气，能够很好地保护停机状态下的电堆。

同时，打开EGR阀，让空压机吸入富氮废气和少量空气，打开电磁阀，将富氮废气和少量空气的混合气体跳过冷却和增湿的步骤，直接通过电磁阀所在的通道送至电堆阴极，由于富氮废气为高温和干燥的气体，可以快速降低电堆含水量。电堆阴极新产生的富氮废气和少量空气又被空压机吸入，由空压机通过电磁阀所在的通道送至电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池无法输出电能，其标志为输出电压和输出电流均达到相应的阈值。

本实施例中，电堆阴极产生的富氮废气又通过废气循环系统的EGR阀后又回到电堆阴极，使得该富氮废气能够进一步消耗其中的氧气，多次循环该过程，能够得到氧气浓度足够低的富氮废气，最后利用氧气浓度足够低的富氮废气作为填充电堆阳极的惰性气体，同时，电堆阴极在剩余氢气不断消耗的过程，通过打开补氮阀逐渐充入氮气，实现电堆阳极和电堆阴极都充满氮气的停机状态。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池的停机控制方法，其特征在于，包括：

根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，所述停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线；

将电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后，直接将混合气体送入所述电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，将氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再送入所述电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值；

所述控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，包括：

若输出电压和输出电流的实际值偏离停机特性曲线，则根据偏离方向和偏离大小，对控制变量进行负反馈控制，使输出电压和输出电流回到所述停机特性曲线上；

其中，控制变量用于控制输出电压和输出电流的变化，所述控制变量包括直流变压器的输出占空比。

2.一种燃料电池的停机控制系统，其特征在于，包括：

输出控制电路，用于根据停机指令，控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上；其中，所述停机特性曲线为获取停机指令时的坐标点到原点的单调曲线；所述控制停机过程中燃料电池的输出电压和输出电流变化在预设的停机特性曲线上，包括：

若输出电压和输出电流的实际值偏离停机特性曲线，则根据偏离方向和偏离大小，对控制变量进行负反馈控制，使输出电压和输出电流回到所述停机特性曲线上；

其中，控制变量用于控制输出电压和输出电流的变化，所述控制变量包括直流变压器的输出占空比；

电磁阀用于在打开电磁阀时，电堆阴极产生的富氮废气和空气混合后的混合气体通过电磁阀直接送入所述电堆阴极进行反应，得到氧气浓度更低的富氮废气，氧气浓度更低的富氮废气和空气混合后再通过电磁阀送入所述电堆阴极继续反应，重复该过程，直到燃料电池的输出电压和输出电流均降低到对应的阈值。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括过滤器和空压机；

外部空气经所述过滤器过滤后与所述电堆阴极产生的富氮废气一起被空压机吸入，空压机将过滤后的空气和富氮废气的混合气体通过电磁阀后送入所述电堆阴极。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括EGR阀；

所述EGR阀用于通过打开EGR阀，将富氮废气通过EGR阀送至所述空压机的进气口。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括汽水分离装置、排水阀和排氮阀；所述汽水分离装置用于将电堆阳极产生的汽水混合物的水和气体分离；所述排水阀用于将分离出的水排出；所述排氮阀用于将分离出的气体中的氮气排出。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括单向阀：

所述单向阀用于将分离出的气体中的剩余氢气送入氢循环泵。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括氢循环泵和补氢阀；

所述补氢阀打开时，所述氢循环泵将通过补氢阀送入的氢气继续送至电堆阳极；

所述补氢阀关闭时，所述氢循环泵停止对所述电堆阳极供给氢气，使所述电堆阳极残余氢气继续反应直至消耗殆尽。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括补氮阀；

所述补氮阀打开时，所述氢循环泵将通过补氮阀送入的氮气继续送至所述电堆阳极。