CN116093378A - 燃料电池系统及其关机控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池关机控制方法，包括：燃料电池关机前，对所述燃料电池的阳极和阴极进行吹扫；完成吹扫后，调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力，并封闭所述阴极；对电堆施加电流进行燃料补给，完成后封闭所述阳极，放电电阻进行放电，完成燃料电池的关机。本发明能够有效防止开机出现氢空(氢氧)界面，避免了电池启动失败等问题；同时，本发明能够平衡阳极和阴极的氢气含量以及压力，最大程度上减少了氢氧界面的产生，保电堆再次启动时，电堆性能保持不变。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统及其关机控制方法。
背景技术
燃料电池汽车是新能源汽车的重要技术路线之一，其基本原理是在质子交换膜或者相关催化剂的作用下，氢气与氧气发生电化学反应，反应过程产生电能及热能。其产生的电能可用于电池储存或直接作为汽车的驱动力、产生的热能可用于余热利用或直接排放至大气等。由于氢燃料电池在氢气与氧气的电化学反应过程中无有害物质产生，因此被公认为新能源汽车领域最有应用前途的洁净动力之一。
在寒冷条件下，若燃料电池内部储水未能有效排出，含水量过高，低温下结冰会影响电极表面反应区域，会受到残余水和生成水结冰的阻碍，冰会填充催化层或扩散层孔隙，使电化学反应降低甚至停止，极易导致冷启动失败，影响电堆的低温启动性能。在汽车应用中，在燃料电池系统的使用寿命期间存在大量的启动和停止循环，且在多次启停后将会对电池堆和膜电极产生永久性的损坏。氢燃料电池发动机在停机之后会进行吹扫，吹出内部残留水，下次冷启动时，反应气体可以到达催化层反应。在启动的过程中，生成的水，有一部分被气流带走，一部分凝结成冰留在气体扩散层。在凝结水未完全堵塞气体扩散层时，电堆温度已经上升至零上后，便不再凝结，同时凝结水会逐渐融化。
传统技术中，在燃料电池关机时，阴极进出堆截止阀常开，吹扫压力与大气压力相同的方式进行阴极吹扫。阳极吹扫压力大于阴极吹扫压力，排水阀按照一定的开关频率进行吹扫。会造成以下问题：1)阴极常压吹扫，会导致系统关机完成后，电堆阴极腔体氧气消耗完后，内部会形成负压；2)系统关闭后，仅电堆阳极腔体充满氢气，电堆阴极未充氢气；3)系统长时间停放，电堆内部会逐渐积累氧气，经高电位后，会导致电堆催化剂氧化，下次开机需要较长时间电堆活化，才能使电堆性能恢复。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种延长燃料电池使用寿命、保证燃料电池正常启停的关机控制方法及燃料电池系统。
第一方面，本发明提出了一种燃料电池关机控制方法，包括：
燃料电池关机前，对所述燃料电池的阳极和阴极进行吹扫；
调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力；
封闭所述阴极；
对电堆施加电流进行燃料补给；
封闭所述阳极；
放电电阻进行放电；以及
完成燃料电池的关机。
在其中一个实施例中，所述燃料电池关机前还包括：
将所述燃料电池从运行功率降载至怠速功率；
根据环境参数计算目标吹扫温度，并调整当前吹扫温度至目标吹扫温度。
在其中一个实施例中，所述吹扫完成的判断方法包括：
根据环境参数、电堆温度参数以及根据环境参数计算的目标吹扫温度，计算正常吹扫时间；
当实际吹扫时间超过正常吹扫时间后，吹扫完成。
在其中一个实施例中，所述吹扫完成的判断方法还包括：
根据所述目标吹扫温度，计算吹扫最小EIS实部阻抗；
根据所述环境参数、电堆温度参数以及目标吹扫温度，计算最小吹扫时间和最大吹扫时间；
当实际的阻抗大于最小EIS实部阻抗，且实际吹扫时间大于最小吹扫时间小于最大吹扫时间时，吹扫完成；
当实际的阻抗小于等于最小EIS实部阻抗，实际吹扫时间大于等于最大吹扫时间时，吹扫完成；
当所述燃料电池无EIS时，实际吹扫时间大于正常吹扫时间，吹扫完成。
在其中一个实施例中，所述目标阴极压力为实际环境压力与1和实际空气氧气含量差值的比值。
在其中一个实施例中，所述燃料电池包括设于阴极侧的出口截止阀、入堆截止阀、设于入堆截止阀上游的空压机以及设于旁路的电堆旁通阀；所述调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力包括：
缓慢关闭阴极出口截止阀和入堆截止阀，同时调节空压机转速和电堆旁通阀，使得出口截止阀和入堆截止阀完全关闭时，当前阴极压力等于目标阴极压力。
在其中一个实施例中，所述燃料电池包括变换器、设于阴极侧的空压机以及设于阳极侧的尾排阀和氢截止阀；所述燃料补给为补氢，所述补氢过程包括耗氧补氢和迁移补氢。
在其中一个实施例中，所述耗氧补氢包括：
变换器对燃料电池的电堆施加拉载电流，当平均单片电压小于预设值时，停止施加电流，关闭所述空压机和尾排阀。
在其中一个实施例中，所述迁移补氢包括：
根据环境参数、停机时长以及催化剂衰退情况判断是否需要进行迁移补氢，若满足迁移补氢的条件，则进行迁移补氢；
变换器输入反向的拉载电流；
当当前阴极压力大于目标阴极压力，或者电流积分量大于电流目标积分量时，结束迁移补氢。
在其中一个实施例中，所述燃料电池包括变换器，所述放电电阻进行放电，直到变换器电压小于预设值，断开变换器与燃料电池的连接，完成燃料电池的关机。
第二方面，本发明提出了一种燃料电池系统，包括：燃料电池；处理器，用于执行上述的燃料电池关机控制方法。
上述燃料电池关机控制方法，通过设定阴极关机的目标压力，避免燃料电池关机后阴极出现负压情况，使得耗氧补氢结束后，阴极内部氧气被消耗完，阴极腔体内部压力正好为大气压力，进而防止再次开机时出线氢空(氢氧)界面，而避免了高电位，碳腐蚀，催化剂氧化、电池启动失败等问题。上述燃料电池关机控制方法，通过采用双向直流DCDC变换器对燃料电池进行电流拉载，进而实现燃料电池内部的迁移补氢过程，结合外界的补氢耗氧过程，平衡了阳极和阴极的氢气含量以及压力，最大程度上减少了氢氧界面的产生，保电堆再次启动时，电堆性能保持不变。
附图说明
图1为燃料电池关机历程示意图；
图2为燃料电池系统结构图；
图3为本发明燃料电池的关机控制总体流程示意图；
图4为燃料电池中氢气从阳极到阴极迁移过程示意图；
图5为本发明燃料电池的关机控制流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
传统技术的停机吹扫过程中，阴极进出堆截止阀常开，按照大气压力进行吹扫控制方法简单，但是关闭进出堆截止阀后，由于空气中含有一定组分的氧气，阴极氧气耗尽后会导致阴极腔体内部形成负压。该负压会导致进出堆截止阀两侧压力不平衡，降低阀门密封性能，外界氧气更容易进入电堆内部，进而通过扩散消耗阳极氢气。具体来说，当燃料电池系统关机时，燃料电池堆中可以留有过剩的氢或氧，或者该系统可以试图同时消耗这两种反应物。在第一种情况下，未反应的氢气停留在燃料电池堆的阳极侧。该氢气能够扩散经过或穿过所述膜或催化剂而与燃料电池堆阴极侧的氧反应。当该氢气扩散到阴极侧时，燃料电池堆阳极侧的总压力下降。一部分氧将会留在阴极管路中并且将会利用对流力或扩散力缓慢地再次进入阴极流场。大部分的氧将会与局部存在于电池中的氢反应。最终，电池中的局部的氢将被消耗，而氧将开始浓缩。最终，氧气将局部性地渗透所述膜或催化剂而到达阳极。当燃料电池再次开机时，空气进入燃料电池堆的阳极侧，会产生导致在阳极侧发生短路的氢空界面，从而导致氢离子从阳极侧的氢充斥部分到阳极侧的空气充斥部分的横向流动。该横向电流同所述膜的高的横向离子电阻组合，从而产生了跨越膜的显著的横向电位差。在阴极侧和与之相对的阳极侧的空气加注部之间产生了局部性的高电位，如图1所示。与电解质膜相邻的高电位会促进快速的碳腐蚀，并导致电极碳层变薄。这会减弱对催化剂颗粒的支撑，从而降低燃料电池的性能。
在本实施例中，以质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)为例阐述关机控制过程。PEMFC由膜电极组件(MEA)构成，PEMFC包括双极板、质子交换膜即电解质、催化剂和气体扩散层等，气体扩散层、催化剂层和聚合物电解质膜通过热压过程制备得到MEA。中间的质子交换膜起到了传导质子(H+)、阻止电子传递和隔离阴阳极反应的多重作用。两侧的催化剂层是燃料和氧化剂进行电化学反应的场所；气体扩散层的主要作用为支撑催化剂层、稳定电极结构、提供气体传输通道及改善水管理；双极板的主要作用是分隔反应气体，并通过流场将反应气体导入燃料电池中，收集并传导电流，支撑膜电极，以及承担整个燃料电池的散热和排水功能。在PEMFC中，一般使用贵金属Pt或其合金作催化剂，碳作载体。氢燃料电池通常使用有机燃料进行重整制氢，因此制得的氢气中含有少量或微量的CO，CO在Pt上具有很强的吸附能力，Pt表面吸附了CO后，会降低H在铂金上的吸附，进而影响H2的电化学反应，只有当阳极电势升到～0.6V(相对于标准氢电极)时，CO才会被氧化成CO2，这会造成电池电压损失，使得电池效率大大降低。
在本实施例中，参阅图2，图2示出了本发明一实施例中的燃料电池系统的结构示意图。燃料电池系统1包括电堆10、阳极侧组件30、阴极侧组件20、散热回路40以及变换器50。电堆10具有阳极和阴极，电堆10的阴极外连接有阴极侧组件20，电堆10的阳极外连接有阳极侧组件30。
阴极侧组件20包括入堆截止阀21以及所在的入堆管路，该入堆管路用于给燃料电池系统1提供内部化学反应所需要的氧气/空气，在入堆截止阀21的上游设有过滤器24、空压机25和中冷器26。在本实施例中，所说的上游指的是某一部件的入口方向，即该部件在同一管路或相连管路上的入口和另一部件的出口之间设有管路，称为另一部件在该部件的上游。阴极侧组件20还包括出口截止阀23以及所在的出口管路，用于排出阴极侧的气体。在入堆截止阀21的入口和出口截止阀23的出口之间还设有旁通管路，旁通管路上设有电堆旁通阀22。
阳极侧组件30包括以氢截止阀32及所在的入口管路，氢截止阀32也可以为氢比例阀或氢喷射器等，用于调节进入电堆10的阳极的氢气量。氢截止阀32的出口处，同样在入口管路上，设有第一泄压阀33，第一泄压阀33的出口通过入口管路连接电堆10。第一泄压阀33的出口连接有一条旁路，旁路上设有氢气循环泵34。第一泄压阀33还具有另一出口，该出口通过管路连接到氢气循环泵34的出口处。氢气循环泵34的出口和上述管路汇成一条管路一同连接至水汽分离器35的入口，水汽分离器35的第一出口通过管路连接至电堆10，水汽分离器35的第二出口连接有尾排阀36，水汽分离器35用于对混合汽进行水汽分离，并将液态水的排出，避免液态水进入电堆内，造成阳极水淹，加重氢气循环泵34或氢截止阀32的工作负荷。尾排阀36的出口通过管路连接至氢气循环泵34的入口和第一泄压阀33在入口管路上的出口处，即尾排阀36的出口通过管路连至入口管路和旁路连接处靠近阳极的管路上，连接处设有第二泄压阀31。
散热回路40包括泵43、节温器41以及散热器42。节温器41可以为三通阀，节温器41入口通过管路连接电堆10，节温器41第一出口通过管路连接泵43入口，节温器41第二出口通过管路连接散热器42后再连接泵43入口，使得两条管路形成并联，即为小循环管路和大循环管路。大循环经过散热器，较高的热量由散热器带走，温度降低的冷却液由散热器出口进入电堆，将电堆内部反应余热排出后重新回到冷却水泵入口；小循环不经过散热器，冷却液由节温器出口直接进入电堆，将电堆中的反应废热带出，再次回到冷却水泵入口。泵43出口通过管路连接电堆10。散热回路40中还可以包含去离子器和PTC加热器等，图中未示出。
在本实施例中，变换器50为双向直流DC/DC电压变换器，设置在燃料电池系统1和车辆的动力装置之间，变换器50把燃料电池电堆输出的直流电转换成可调的直流电源。
上述结构仅作为本发明中控制方法所采用的其中一种的燃料电池系统的结构，应当知道的是，本发明的实施例中的控制方法不限于上述燃料电池系统的结构。
传统技术中，阴极进出堆截止阀常开，吹扫压力与大气压力相同的方式进行阴极吹扫。阳极吹扫压力大于阴极吹扫压力20～30kPa，排水阀按照一定的开关频率进行吹扫。阴极常压吹扫，会导致系统关机完成后，电堆阴极腔体氧气消耗完后，内部会形成负压。该负压会导致进出堆截止阀两侧压力不平衡，降低阀门密封性能，外界氧气更容易进入电堆内部，进而通过扩散消耗阳极氢气，耗尽氢气后，下次开机将会导致前述的氢氧界面产生。阳极氢气的充气量，受制于MEA膜承受压差的受限制限，阳极最大充气量为阴极压差20～30kPa左右。当长时间停机阳极氢气耗尽后，阳极内就会慢慢积累氧气，导致下次氢氧界面产生。在高电位的作用下会导致电堆催化剂氧化，下次开机需要较长时间电堆活化，才能使电堆性能恢复。同时，系统长时间运行，空气中含有少量污染物一氧化碳和二氧化硫在铂表面吸附。也会导致前述的催化剂中毒。
基于此，结合图3、4所示，图3示出了本发明一实施例中的燃料电池的关机控制总体流程示意图。图4示出了本发明一实施例中的燃料电池的关机控制流程示意图。本实施例的燃料电池的关机控制方法步骤包括：
S100.燃料电池关机前，对所述燃料电池的阳极和阴极进行吹扫。
S200.完成吹扫后，调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力，并封闭所述阴极。
S300.对电堆施加电流进行补氢，补氢过程完成后，封闭所述阳极，放电电阻进行放电，完成燃料电池的关机。
进一步的，在步骤S100中，还包括以下步骤：
S101.在执行燃料电池关机前，要将燃料电池从运行功率降载至怠速功率。具体的，燃料电池系统1包括处理器，处理器接受到输入的关机信号时，控制燃料电池从运行功率降载至怠速功率。
S102.根据环境参数计算目标吹扫温度，并调整当前吹扫温度至目标吹扫温度Tprg。在该步骤中，环境参数包括天气参数、环境温度等。
S103.吹扫一定时间后，判断吹扫是否完成，完整后执行步骤S200。具体的，阴极通过空压机25输送的压缩空气进行吹扫，阴极与阳极同时进行吹扫，阳极通过延长尾排阀36开启时间使得上述空气穿过质子膜从而进行吹扫。吹扫完成的判断步骤包括：根据环境参数、电堆温度参数以及目标吹扫温度Tprg，计算正常吹扫时间；当实际吹扫时间超过正常吹扫时间后，吹扫完成。在该步骤中，环境参数包括环境的湿度，电堆温度参数包括电堆空气入口温度Tcath和电堆温度。进一步的，吹扫完成的判断方法还包括：
S103a.根据所述目标吹扫温度Tprg，计算吹扫最小电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy，简称EIS)的实部阻抗REIS。计算方法为：REIS＝f(Tprg)，f为查表函数，通过试验数据标定获得。根据所述环境参数、电堆温度参数以及目标吹扫温度，最小吹扫时间tmin、正常吹扫时间tnormal和最大吹扫时间tmax，计算方式为[tmax,tnormal,tmin]＝f(RH,Tcath,Tprg)，式中的f为查表函数，通过试验数据标定获得。进一步的，当没有湿度传感器去获取环境湿度时，可以给出概率较大的取值，如50％。进一步的，当进行EIS测试时，需要有激励电流的输入，当激励频率大于1KHz时，测得的是实部阻抗才能表示MEA膜的内阻。同时为了保证信噪比，保证测量的精度，需要激励电流大于一定值。因此，在本实施例中，可以要求设置的激励频率大于1KHz，激励电流>3％且>10A等。
S103b.获取或计算实际的阻抗和实际吹扫时间，并判断比较实际值和步骤S103a的计算值。当实际的阻抗大于最小EIS实部阻抗，且实际吹扫时间大于最小吹扫时间小于最大吹扫时间时，吹扫完成；当实际的阻抗小于等于最小EIS实部阻抗，实际吹扫时间大于等于最大吹扫时间时，吹扫完成；当所述燃料电池无EIS时，实际吹扫时间大于正常吹扫时间，吹扫完成。
为减少氧气对电堆的渗透，增加电堆气密性，避免出线上述的氢空界面和催化剂中毒，就需要尽可能平衡电堆内外压力。进一步的，步骤S200具体包括以下步骤：
S201.计算目标阴极压力。目标阴极压力Pg为实际环境气压P0与1和实际空气氧气含量N差值的比值，即Pg＝P0/(1-N)，例如，当环境气压(大气压力)为101kPa时，阴极关机目标压力＝101/0.79＝126.6kPa。
S202.调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力。具体的，缓慢关闭阴极出口截止阀23和入堆截止阀21，同时调节空压机25转速和电堆旁通阀22，使得出口截止阀23和入堆截止阀21完全关闭时，当前阴极压力等于目标阴极压力Pg。应当知道的是，控制燃料电池系统1关机中在该步骤的目标是使得当前阴极压力等于目标阴极压力，但在实际过程中，往往存在一定的差别，因此，此处当前阴极压力等于目标阴极压力中，也包含当前阴极压力接近目标阴极压力的情况，即实际控制过程中当前阴极压力可以为目标阴极压力±10kPa。
由于阴极负压而渗入电堆内部的氧气会与氢气反应，慢慢消耗氢气，导致电堆阳极压力缓慢下降。为延长电堆存放时间和使用寿命，除了保证阴极的压力，还需要使电堆内部补充更多的氢气。在本实施例中，燃料电池系统1采用DC/DC为交换器，具体为具有双向直流功能的DC/DC。在燃料电池完成耗氧补氢阶段后，DC由负载变为电压源，给电堆施加一部分电压。在电压的作用下，阳极的氢气会失去电子，变为氢离子。氢离子穿过质子交换膜，在阴极接收电子重新变为氢气，从而使氢气从阳极迁移至阴极，使电堆内部充入更多的氢气，如图4(A)过程。由于阳极氢气浓度高，阴极氢气浓度低，氢气还会通过扩散作用，穿过质子交换膜到达阴极，如图4(B)过程，但B过程发送速率缓慢，需要较长时间才能平常阴阳两极浓度。
进一步的，在步骤S300中，还包括以下步骤：
S301.根据阴极实际压力和停机时长确定阳极目标压力Panod以及氢气补气量。具体的，Panod＝f(Pcath,tstop)，f为查表函数。
S302.进行补氢过程，补氢过程包括耗氧补氢过程和迁移补氢过程。
具体的，S302a.耗氧补氢过程包括：双向直流DC/DC变换器对燃料电池的电堆施加拉载电流，启动氢气循环泵34，使得管路中氧气被消耗。当燃料电池的平均单片电压小于50mv时，停止施加拉载电流，关闭空压机25和尾排阀36。具体而言，施加拉载电流包括控制双向直流DC/DC到运行模式，设置双向直流DC/DC目标输入电流5～10A，电流的数值大小根据系统功率大小和MEA膜参数进行调整。
S302b.迁移补氢过程包括以下步骤：
S302b.1根据环境参数、停机时长tstop以及催化剂衰退情况判断是否需要进行迁移补氢。在本步骤中，环境参数为环境温度Tenv。根据环境温度、预计停机时长确定是否进行迁移补氢，M1＝f(Tenv,tstop)，M1函数返回判断值，若为真则，确定需要补氢，否则不需要补氢，f为查表函数。根据催化剂衰退情况是否进行迁移补氢进行活化，M2＝f(αrun,trun)，f为查表函数，式中，αrun为极化曲线衰退百分比，trun为燃料电池运行时间。例如，固定αrun值，通过扫描不同的运行时间，可以检测催化剂衰退情况，制定一个标准，当衰退到达一定程度时，就进行迁移补氢。固定trun，通过扫描不同αrun，可以检测催化剂衰退情况，设定目标值，当衰退到达一定程度时，就进行迁移补氢。
S302b.2若满足迁移补氢的条件，则进行迁移补氢，变换器输入反向的特定拉载电流，若不满足迁移补氢的条件，进入步骤S304。具体的判断方式如下：当当前阴极压力大于目标阴极压力，结束迁移补氢过程，目标阴极压力Pcath_migr＝f(Tenv,tstop)，f为查表函数。或者，电流积分量大于电流目标积分量时，结束迁移补氢，电流目标积分量Qelec_migr＝f(Tenv,tstop)，f为查表函数。
S303.补氢完成后，判断阳极压力是否到达目标设定压力，若没有达到目标设定压力则继续补氢，若达到目标设定压力则关闭氢截止阀32，封闭阳极，关闭变换器50。
S304.进行放电电阻放电，判断变换器50输出电压是否小于48V。若小于48V后，则断开接触器，完成燃料电池系统1的关机流程，若变换器50输出电压还未小于48V，则继续进行放电。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种燃料电池关机控制方法，其特征在于，包括：
燃料电池关机前，对所述燃料电池的阳极和阴极进行吹扫；
调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力；
封闭所述阴极；
对电堆施加电流进行燃料补给；
封闭所述阳极；
放电电阻进行放电；以及
完成燃料电池的关机。
2.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述燃料电池关机前还包括：
将所述燃料电池从运行功率降载至怠速功率；
根据环境参数计算目标吹扫温度；
调整当前吹扫温度至目标吹扫温度。
3.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述吹扫完成的判断方法包括：
根据环境参数、电堆温度参数以及根据环境参数计算的目标吹扫温度，计算正常吹扫时间；
当实际吹扫时间超过正常吹扫时间后，吹扫完成。
4.根据权利要求3所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述吹扫完成的判断方法还包括：
根据所述目标吹扫温度，计算吹扫最小EIS实部阻抗；
根据所述环境参数、电堆温度参数以及目标吹扫温度，计算最小吹扫时间和最大吹扫时间；
当实际的阻抗大于最小EIS实部阻抗，且实际吹扫时间大于最小吹扫时间小于最大吹扫时间时，吹扫完成；
当实际的阻抗小于等于最小EIS实部阻抗，实际吹扫时间大于等于最大吹扫时间时，吹扫完成；
当所述燃料电池无EIS时，实际吹扫时间大于正常吹扫时间，吹扫完成。
5.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述目标阴极压力为实际环境压力与1和实际空气氧气含量差值的比值。
6.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述燃料电池包括设于阴极侧的出口截止阀、入堆截止阀、设于入堆截止阀上游的空压机以及设于旁路的电堆旁通阀；所述调整使得当前阴极压力等于目标阴极压力包括：
缓慢关闭阴极出口截止阀和入堆截止阀，同时调节空压机转速和电堆旁通阀，使得出口截止阀和入堆截止阀完全关闭时，当前阴极压力等于目标阴极压力。
7.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述燃料电池包括变换器、设于阴极侧的空压机以及设于阳极侧的尾排阀和氢截止阀；所述燃料补给设置为补氢，所述补氢过程包括耗氧补氢和迁移补氢。
8.根据权利要求7所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述耗氧补氢包括：
变换器对燃料电池的电堆施加拉载电流，当平均单片电压小于预设值时，停止施加电流，关闭所述空压机和尾排阀。
9.根据权利要求7所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述迁移补氢包括：
根据环境参数、停机时长以及催化剂衰退情况判断是否需要进行迁移补氢，若满足迁移补氢的条件，则进行迁移补氢；
变换器输入反向的拉载电流；
当当前阴极压力大于目标阴极压力，或者电流积分量大于电流目标积分量时，结束迁移补氢。
10.根据权利要求1所述的燃料电池关机控制方法，其特征在于，所述燃料电池包括变换器，所述放电电阻进行放电，直到变换器电压小于预设值，断开变换器与燃料电池的连接，完成燃料电池的关机。
11.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：
燃料电池；
处理器，用于执行权利要求1-10中任一项所述的燃料电池关机控制方法。
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