CN116169327B - 阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池，属于燃料电池技术领域，所述方法包括：在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，根据燃料电池的运行参数，在未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫。本发明的阳极吹扫控制方法，通过对大功率燃料电池在运行过程中的运行参数进行监控，准确地对燃料电池在开机后运行中的暖机异常进行识别，结合电堆内部的冷却水、氢气、空气以及水分的热学特性，对电堆的阳极吹扫时间进行延长，降低电堆内部的含水量，进而提升燃料电池在下一阶段工况下的工作性能，进而满足燃料电池系统的使用寿命需求。

Description

阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池。
背景技术
氢燃料电池是以一种以氢气和氧气为原料进行电化学反应生成水，将化学能转化成电能的电化学发电装置。低温条件下因电化学反应生成的水会结冰，可能会导致燃料电池系统性能迅速衰减或者损坏。在低温条件下，燃料电池内部还容易残余较多的水蒸气，导致电堆内部湿度异常，也会影响燃料电池的正常运行。而对于燃料电池的阳极，在燃料电池停机后，阴极侧空气容易扩散到含有氢气的阳极，阳极因为空气的存在易引起催化剂碳载体解离，造成催化剂流失，进而造成燃料电池内部的材料损伤。
目前的解决方式主要在燃料电池开机和关机时利用阳极对应的气体来对阳极进行吹扫以降低燃料电池膜电极的含水量，从而减少固态冰的形成，同时保证阳极中不含有空气。此外，在开机运行后，可以通过外接电源电加热冷却水等方式对电堆及其内部极板和膜电极进行预热，来实现对电堆的暖机。
针对大功率燃料电池系统，可以从系统操作温度、整车散热集成设计以及动力系统能量管理角度出发，建立系统传质传热模型，扩宽系统操作条件环境适应性，并进一步通过全局优化系统功率响应，有效减少高温运行场景需求，进而保证燃料电池的工作性能并提高使用寿命。但是在当大功率燃料电池存在开关机以及运行异常情况时，开关机过程的吹扫以及开机过程的暖机可能受到影响并未完成，进而使得阳极的吹扫以及暖机操作没有达到应有的效果，燃料电池内部的含水量可能过高。即便在下一阶段工况下采取了吹扫或者暖机操作，但效果有限，也还会因为较高的含水量影响燃料电池下一阶段工况下的工作性能。因此，如何在开关机过程中对阳极吹扫过程进行调控，使得燃料电池在下一阶段工况下能正常工作是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池，用以解决现有技术中难以识别排水操作运行异常的缺陷，实现燃料电池在下一阶段工况下能正常工作的效果。
本发明提供一种阳极吹扫控制方法，包括：
确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，所述燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；
在所述燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定所述燃料电池的运行参数；所述运行参数包括所述燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；
基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态；所述暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；
在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第一预设时长为所述燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第一目标时长为基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；
在对所述阳极完成吹扫的情况下，基于所述燃料电池当前的温度、所述环境温度、目标关机时间以及所述燃料电池在所述环境温度下的温降特性曲线，确定所述燃料电池在所述目标关机时间后在所述环境温度下的第二温度值；所述目标关机时间是根据所述燃料电池的各历史关机时间确定的；确定所述第二温度值与第三温度值的大小关系；所述第三温度值是基于所述环境温度和环境湿度下所述燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在所述第二温度值小于所述第三温度值的情况下，在对所述阳极完成吹扫后，控制所述燃料电池的加热系统将所述燃料电池加热，以使得所述燃料电池在所述目标关机时间后的温度大于或者等于所述第三温度值。
根据本发明提供的一种阳极吹扫控制方法，所述基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态，包括：
将在所述运行时间内所述输出电流初次大于零的时刻确定为第一时刻；
确定在所述第一时刻下进入电堆的冷却水的目标温度；
在所述目标温度大于第一温度值的情况下，将所述输出电流发生拉载时的暖机状态确定为完成暖机的状态；在所述目标温度小于或者等于所述第一温度值的情况下，将所述输出电流发生拉载时的暖机状态确定为未完成暖机的状态。
根据本发明提供的一种阳极吹扫控制方法，在所述基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态之后，所述方法还包括：
在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为完成暖机的状态的情况下，按照所述第一预设时长来对所述燃料电池的阳极进行吹扫。
根据本发明提供的一种阳极吹扫控制方法，所述在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫，还包括：
获取所述燃料电池双极板内的氢气压力和空气压力；
基于所述氢气压力和所述空气压力，调整所述燃料电池的氢气压力阀和空压机的工作参数，以使得对所述阳极吹扫的氢气压力与阴极的空气压力之间的压力差小于压差预设值。
根据本发明提供的一种阳极吹扫控制方法，在所述确定燃料电池当前的工况以及前置的工况之后，所述方法还包括：
在所述燃料电池当前的工况为开机且前置的工况为关机的情况下，确定所述燃料电池在关机时的吹扫状态；所述燃料电池在关机时的吹扫状态包括吹扫完成状态和吹扫未完成状态；
在所述燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫未完成状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第二预设时长再延长第二目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第二预设时长为所述燃料电池在开机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第二目标时长为基于所述燃料电池的关机时长和环境温度确定的。
根据本发明提供的一种阳极吹扫控制方法，在所述确定所述燃料电池在关机时的吹扫状态之后，所述方法还包括：
在所述燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫完成状态的情况下，按照所述第二预设时长来对所述燃料电池的阳极进行吹扫。
本发明还提供一种阳极吹扫控制装置，包括：
第一处理模块，用于确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，所述燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；
第二处理模块，用于在所述燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定所述燃料电池的运行参数；所述运行参数包括所述燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；
第三处理模块，用于基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态；所述暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；
第四处理模块，用于在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第一预设时长为所述燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第一目标时长为基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；
第五处理模块，用于在对所述阳极完成吹扫的情况下，基于所述燃料电池当前的温度、所述环境温度、目标关机时间以及所述燃料电池在所述环境温度下的温降特性曲线，确定所述燃料电池在所述目标关机时间后在所述环境温度下的第二温度值；所述目标关机时间是根据所述燃料电池的各历史关机时间确定的；确定所述第二温度值与第三温度值的大小关系；所述第三温度值是基于所述环境温度和环境湿度下所述燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在所述第二温度值小于所述第三温度值的情况下，在对所述阳极完成吹扫后，控制所述燃料电池的加热系统将所述燃料电池加热，以使得所述燃料电池在所述目标关机时间后的温度大于或者等于所述第三温度值。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述阳极吹扫控制方法。
本发明还提供一种燃料电池，包括电堆和如上述的电子设备。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述阳极吹扫控制方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述阳极吹扫控制方法。
本发明提供的阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池，通过对大功率燃料电池在运行过程中的运行参数进行监控，准确地对燃料电池在开机后运行中的暖机异常进行识别，结合电堆内部的冷却水、氢气、空气以及水分的热学特性，对电堆的阳极吹扫时间进行延长，降低电堆内部的含水量，进而提升燃料电池在下一阶段工况下的工作性能，进而满足燃料电池系统的使用寿命需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明提供的阳极吹扫控制方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的阳极吹扫控制方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的阳极吹扫控制装置的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图4描述本发明的阳极吹扫控制方法、装置、电子设备及燃料电池。
如图1所示，本发明实施例的阳极吹扫控制方法主要包括步骤110、步骤120、步骤130、步骤140以及步骤150。
步骤110，确定燃料电池当前的工况以及前置的工况。
燃料电池的工况包括开机、关机以及运行。
燃料电池最主要的工况就是开机、关机以及运行。燃料电池的产热量比例高、电堆材料的需要温度较低且电堆材料对电堆内部的反映膜的温湿度极其敏感，在开机、关机以及运行过程中均会对燃料电池系统进行复杂的控制操作。
例如，在运行工况下，可以结合电堆内部反应膜内水含量及阻抗关系特征，建立和完善系统传质传热模型，并在不同输出功率的运行工况下多状态多维度在线测量表征，进而保证燃料电池系统能高温长时稳定运行。
而在开机以及关机工况下，可以利用阳极的反应气体氢气来对阳极进行吹扫以降低燃料电池膜电极的含水量，从而减少固态冰的形成，同时保证阳极中不含有空气。在开机时，还可以结合建立整车散热模型，基于散热风扇迟滞及散热回路热惯性等物理特征，结合系统水传输特性，实现动态水温及氢空路操作条件闭环解耦控制，从而确定最佳的暖机水温、暖机时间等暖机操作条件，并通过控制氢气以及空气的吹扫时间，降低电堆内的水蒸气以及冷凝水含量。
换言之，在不同的工况下需要按照不同的模式来对阳极吹扫等操作来进行控制。
步骤120，在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定燃料电池的运行参数。
可以理解的是，燃料电池的工况可以通过燃料电池的控制器来直接进行获取。在当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，燃料电池进行了运行。
需要说明的是，燃料电池在运行的过程中可以输出功率，也可以不输出功率。在燃料电池运行的过程中，如果燃料电池不产生输出功率，燃料电池内部可以发生暖机操作、吹扫操作、加热系统或者冷却系统运行等。在燃料电池运行的过程中，如果燃料电池产生了输出功率，燃料电池内部还会发生膜反应等。
无论燃料电池是否产生输出功率，只要燃料电池运行，均可以对燃料电池的运行参数进行记录。
运行参数包括燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度。
燃料电池的运行时间指的是燃料电池内部发生各种运行活动的时间。环境温度指的是燃料电池所处的外部环境的温度，环境温度和燃料电池的所处的地理位置以及天气等有关。在燃料电池的电堆冷却系统工作时，需要对在各个时刻进入电堆的冷却水温度进行记录，并记录产生输出电流时各时刻下的输出电流。而在进行暖机操作时，可以对暖机时各时刻的电流密度进行记录，从而得到不同运行时刻下的暖机电流密度。
需要说明的是，电流密度的大小与电堆内反应时输入的氢气压力以及空气压力有关。氢气与空气的反应越剧烈生成的水越多，电堆内部的温度也越高，进而使得电堆内部的温湿度环境发生变化。
而在电堆内部，由于反应时的高温气体会被排出电堆，进而也会将电堆内部多余的水蒸气排出电堆，进而降低电堆内部的水蒸气。在本实施方式中，通过记录电堆的暖机电流密度，能够反映暖机时电堆内部的温湿度情况，进而为后续的阳极吹扫操作提供依据。
步骤130，基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态。
暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态。在本实施方式中，可以通过对运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流进行分析来确定暖机操作是否完成。
在一些实施例中，可以对不同运行时刻下的输出电流进行分析来确定输出电流是否发生拉载，若输出电流连续上升，可以对运行时间进行分析，再将运行时间与标准运行时长进行对比，若运行时长超过标准运行时长，可以认为电堆内部温度较低，电堆花了更多时间才完成特定功率的输出，进而可以确定暖机操作并未完成，燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态是未完成暖机的状态。标准运行时长可以是基于燃料电池的历史运行记录得到的。
在另一些实施例中，如图2所示，步骤130，基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态主要包括步骤131、步骤132以及步骤133。
步骤131，将在运行时间内输出电流初次大于零的时刻确定为第一时刻。
步骤132，确定在第一时刻下进入电堆的冷却水的目标温度。
步骤133，在目标温度大于第一温度值的情况下，将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为完成暖机的状态；在目标温度小于或者等于第一温度值的情况下，将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为未完成暖机的状态。
在本实施方式中，在燃料电池产生输出电流时的第一时刻，根据燃料电池的工作特性，燃料电池的输出电流开始增大进行拉载。
由于在暖机过程中，燃料电池可以通过对冷却系统的冷却水进行加热来对电堆进行暖机，因此可以确定在第一时刻下进入电堆的冷却水的目标温度。
第一温度值可以根据实际情况来进行设置。目标阈值可以略大于电堆内部开始输出功率时的最佳反应温度。
在目标温度大于第一温度值的情况下，可以说明进入电堆的冷却水已经实现了暖机，使得电堆内部的温度适合反应，进而可以将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为完成暖机的状态。
在目标温度小于或者等于第一温度值的情况下，可以说明进入电堆的冷却水还没有实现暖机，电堆内部的温度还不是最佳温度，进而可以将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为未完成暖机的状态。
在本实施方式中，通过对输出电流加载过程中进入电堆内的冷却水的温度进行检测，能够准确识别电堆内部是否完成暖机，可以准确识别出在运行异常情况下的暖机异常现象，即电堆内部并未达到暖机效果，进而可以确定电堆内部并未完成暖机的状态。
步骤140，在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫。
在电堆内部未完成暖机的状态下工作时，电堆内部会有较多的冷凝水产生，相当一部分的冷凝水和水蒸气因为反应时电堆内部温度较低，无法一同随废气排出电堆，进而会导致燃料电池电堆在下次开启运行时会存在较多的水分，而后续开机的吹扫过程并未考虑这些残余的过多的水分的影响，无法将多余的一部分水分排出电堆，进而会影响电堆后续的工作性能以及危害电堆内部的材料安全。
因此，在本实施方式中，可以在原有的吹扫时间即第一预设时间的基础上再延长第一目标时长，进而使得电堆内部残余的多余的水分能尽可能排出电堆。
需要说明的是，第一预设时长为燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间。第一目标时长为基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的。
阳极标准吹扫时间可以根据标准的暖机时间、运行时间以及暖机电流密度等参数来建模得到。
类似的，针对第一目标时长，考虑到不同运行时长所产生的水分的多少、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度对电堆内部温湿度的影响、不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度对进入电堆反映的氢气压力以及空气压力的影响以及进入电堆反映的氢气压力以及空气压力对排出电堆的废气所带走的水分的影响等因素，可以以运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度为参数来进行建模，进而标定出第一目标时长的大小。
在一些实施例中，在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫之后，本发明实施例的阳极吹扫控制方法还包括步骤150。
步骤150，在对阳极完成吹扫的情况下，基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值；确定第二温度值与第三温度值的大小关系；在第二温度值小于第三温度值的情况下，在对阳极完成吹扫后，控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
可以理解的是，在对阳极完成吹扫的情况下，即在对阳极完成第一预设时长以及第一目标时长的吹扫的情况下，可以基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值。
目标关机时间是根据燃料电池的各历史关机时间确定的，目标关机时间用于反映电堆关机的时间，以便于对电堆在关机时间内的温度下降幅度进行测算。
在本实施方式中，可以根据电堆的材料传热系数以及传热面积等热学特性参数，确定燃料电池在当前环境温度下的温降特性曲线，并根据燃料电池当前的温度以及目标关机时间，来确定燃料电池下次开机时的预估温度，即确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值。
在此基础上，进一步确定第二温度值与第三温度值的大小关系。在当前的环境温度以及环境湿度下，已经吹扫后的电堆在目标关机时间后，若第二温度值大于或者等于第三温度值，第三温度值较高，从环境中渗透扩散进入燃料电池的水蒸气极少，即电堆内部在下次开机时含有较少的水分。
可以理解的是，第三温度值是基于环境温度和环境湿度下燃料电池的水蒸气渗透量确定的。
而在第二温度值小于第三温度值的情况下，电堆在关机的状态下可能会受到低温环境的影响，水蒸气扩散至电堆内部，导致电堆在开机前含有较多水分，因此可以控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
需要说明的是，燃料电池的加热系统可以是设置在燃料电池外部的加热片，加热系统的电能可以通过外部电源进行供给，或者加热系统可以通过一定的电化学反应在电堆需要散热时吸收热量将热量进行存储，并在需要对电堆进行加热时进行逆反应，将热量释放出来。
在本实施方式中，通过在较低的温度环境下对关机状态的电堆进行加热，可以保证电堆在下次开机工况下内部不会产生较多水分，保证了电堆后续的正常运行。
根据本发明实施例提供的阳极吹扫控制方法，通过对大功率燃料电池在运行过程中的运行参数进行监控，准确地对燃料电池在开机后运行中的暖机异常进行识别，结合电堆内部的冷却水、氢气、空气以及水分的热学特性，对电堆的阳极吹扫时间进行延长，降低电堆内部的含水量，进而提升燃料电池在下一阶段工况下的工作性能，进而满足燃料电池系统的使用寿命需求。
当然，在一些实施例中，在基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态之后，本发明实施例的阳极吹扫控制方法还包括：在输出电流发生拉载时的暖机状态为完成暖机的状态的情况下，按照第一预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫。
在电流拉载时完成暖机的情况下，可以不用担心电堆内部会因温湿度异常残留过多水分，因此在关机时按照标定好的第一预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫，就可以将电堆阳极的水分尽量排出，可以尽可能地节省吹扫的氢气用量。
在一些实施例中，在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫，本发明实施例的阳极吹扫控制方法还包括：获取燃料电池双极板内的氢气压力和空气压力；基于氢气压力和空气压力，调整燃料电池的氢气压力阀和空压机的工作参数，以使得对阳极吹扫的氢气压力与阴极的空气压力之间的压力差小于压差预设值。
可以理解的是，可以对氢气压力阀的开度大小进行调节，从而实现对进入燃料电池双极板中的氢气压力的调节。在氢气压力阀的开度变大的情况下，可以增大进入燃料电池双极板中的氢气压力；在氢气压力阀的开度变小的情况下，可以减小进入燃料电池双极板中的氢气压力。
在本实施方式中，可以对吹扫过程中进入燃料电池双极板中的氢气压力和空气压力进行监测，并不断调整氢气压力阀和空压机的工作参数，使得对阳极吹扫的氢气压力与阴极的空气压力之间的压力差小于压差预设值，进而使得双极板中的反应膜不会因为气压差过大而受到损坏，保证了电堆内部的安全。
在一些实施例中，在确定燃料电池当前的工况以及前置的工况之后，本发明实施例的阳极吹扫控制方法还包括：在燃料电池当前的工况为开机且前置的工况为关机的情况下，确定燃料电池在关机时的吹扫状态；燃料电池在关机时的吹扫状态包括吹扫完成状态和吹扫未完成状态；在燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫未完成状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第二预设时长再延长第二目标时长，以对阳极进行吹扫。
可以理解的是，在燃料电池开机时，若前置工况即关机时的吹扫发生意外中断，则会导致燃料电池阳极中水分含量过大，进而影响电堆后续的工作。
因此，在本实施方式中，可以在原有的吹扫时间即第二预设时间的基础上再延长第二目标时长，进而使得电堆内部残余的多余的水分能尽可能排出电堆。
需要说明的是，第二预设时长为燃料电池在开机工况下的阳极标准吹扫时间；第二目标时长为基于燃料电池的关机时长和环境温度确定的。
阳极标准吹扫时间可以根据标准的暖机时间、运行时间以及暖机电流密度等参数来建模得到。
类似的，针对第二目标时长，主要考虑到在不同环境温度下不同停机时长所扩散进电堆的水分的多少的因素，可以以较高的湿度条件、较低的环境温度和较长的关机时长等参数来进行建模，进而标定出第二目标时长的大小，从而尽可能在开机时排出电堆阳极内的水分。
在一些实施例中，在确定燃料电池在关机时的吹扫状态之后，本发明实施例的阳极吹扫控制方法还包括：在燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫完成状态的情况下，按照第二预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫。
在燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫完成状态的情况下，可以不用担心电堆内部会因湿度异常残留过多水分，因此在关机时按照标定好的第二预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫，就可以将电堆阳极的水分尽量排出，可以尽可能地节省吹扫的氢气用量。
下面对本发明提供的阳极吹扫控制装置进行描述，下文描述的阳极吹扫控制装置与上文描述的阳极吹扫控制方法可相互对应参照。
如图3所示，本发明实施例的阳极吹扫控制装置主要包括第一处理模块310、第二处理模块320、第三处理模块330、第四处理模块340以及第五处理模块350。
第一处理模块310用于确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；
第二处理模块320用于在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定燃料电池的运行参数；运行参数包括燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；
第三处理模块330用于基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态；暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；
第四处理模块340用于在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫；第一预设时长为燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；第一目标时长为基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；
第五处理模块350用于在对阳极完成吹扫的情况下，基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值；目标关机时间是根据燃料电池的各历史关机时间确定的；确定第二温度值与第三温度值的大小关系；第三温度值是基于环境温度下燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在第二温度值小于第三温度值的情况下，在对阳极完成吹扫后，控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
根据本发明实施例提供的阳极吹扫控制装置，通过对大功率燃料电池在运行过程中的运行参数进行监控，准确地对燃料电池在开机后运行中的暖机异常进行识别，结合电堆内部的冷却水、氢气、空气以及水分的热学特性，对电堆的阳极吹扫时间进行延长，降低电堆内部的含水量，进而提升燃料电池在下一阶段工况下的工作性能，进而满足燃料电池系统的使用寿命需求。
在一些实施例中，第三处理模块330还用于将在运行时间内输出电流初次大于零的时刻确定为第一时刻；确定在第一时刻下进入电堆的冷却水的目标温度；在目标温度大于第一温度值的情况下，将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为完成暖机的状态；在目标温度小于或者等于第一温度值的情况下，将输出电流发生拉载时的暖机状态确定为未完成暖机的状态。
在一些实施例中，第四处理模块340还用于在输出电流发生拉载时的暖机状态为完成暖机的状态的情况下，按照第一预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫。
在一些实施例中，第四处理模块340还用于获取燃料电池双极板内的氢气压力和空气压力；基于氢气压力和空气压力，调整燃料电池的氢气压力阀和空压机的工作参数，以使得对阳极吹扫的氢气压力与阴极的空气压力之间的压力差小于压差预设值。
在一些实施例中，本发明实施例的阳极吹扫控制装置还包括第六处理模块，第六处理模块用于在燃料电池当前的工况为开机且前置的工况为关机的情况下，确定燃料电池在关机时的吹扫状态；燃料电池在关机时的吹扫状态包括吹扫完成状态和吹扫未完成状态；在燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫未完成状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第二预设时长再延长第二目标时长，以对阳极进行吹扫；第二预设时长为燃料电池在开机工况下的阳极标准吹扫时间；第二目标时长为基于燃料电池的关机时长和环境温度确定的。
在一些实施例中，第六处理模块还用于在燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫完成状态的情况下，按照第二预设时长来对燃料电池的阳极进行吹扫。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）410、通信接口（Communications Interface）420、存储器（memory）430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行阳极吹扫控制方法，该方法包括：确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定燃料电池的运行参数；运行参数包括燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态；暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫；第一预设时长为燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；第一目标时长为基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；在对阳极完成吹扫的情况下，基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值；目标关机时间是根据燃料电池的各历史关机时间确定的；确定第二温度值与第三温度值的大小关系；第三温度值是基于环境温度和环境湿度下燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在第二温度值小于第三温度值的情况下，在对阳极完成吹扫后，控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明还提供一种燃料电池，燃料电池包括电堆以及如上述的电子设备。
本发明还提供一种新能源车辆，新能源车辆包括如上述的燃料电池。
本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的阳极吹扫控制方法，该方法包括：确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定燃料电池的运行参数；运行参数包括燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态；暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫；第一预设时长为燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；第一目标时长为基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；在对阳极完成吹扫的情况下，基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值；目标关机时间是根据燃料电池的各历史关机时间确定的；确定第二温度值与第三温度值的大小关系；第三温度值是基于环境温度和环境湿度下燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在第二温度值小于第三温度值的情况下，在对阳极完成吹扫后，控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的阳极吹扫控制方法，该方法包括：确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；在燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定燃料电池的运行参数；运行参数包括燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定燃料电池在输出电流发生拉载时的暖机状态；暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；在输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对阳极进行吹扫；第一预设时长为燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；第一目标时长为基于运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；在对阳极完成吹扫的情况下，基于燃料电池当前的温度、环境温度、目标关机时间以及燃料电池在环境温度下的温降特性曲线，确定燃料电池在目标关机时间后在环境温度下的第二温度值；目标关机时间是根据燃料电池的各历史关机时间确定的；确定第二温度值与第三温度值的大小关系；第三温度值是基于环境温度和环境湿度下燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在第二温度值小于第三温度值的情况下，在对阳极完成吹扫后，控制燃料电池的加热系统将燃料电池加热，以使得燃料电池在目标关机时间后的温度大于或者等于第三温度值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种阳极吹扫控制方法，其特征在于，包括：
确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，所述燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；
在所述燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定所述燃料电池的运行参数；所述运行参数包括所述燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；
基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态；所述暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；
在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第一预设时长为所述燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第一目标时长为基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；
在对所述阳极完成吹扫的情况下，基于所述燃料电池当前的温度、所述环境温度、目标关机时间以及所述燃料电池在所述环境温度下的温降特性曲线，确定所述燃料电池在所述目标关机时间后在所述环境温度下的第二温度值；所述目标关机时间是根据所述燃料电池的各历史关机时间确定的；确定所述第二温度值与第三温度值的大小关系；所述第三温度值是基于所述环境温度和环境湿度下所述燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在所述第二温度值小于所述第三温度值的情况下，在对所述阳极完成吹扫后，控制所述燃料电池的加热系统将所述燃料电池加热，以使得所述燃料电池在所述目标关机时间后的温度大于或者等于所述第三温度值。
2.根据权利要求1所述的阳极吹扫控制方法，其特征在于，所述基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态，包括：
将在所述运行时间内所述输出电流初次大于零的时刻确定为第一时刻；
确定在所述第一时刻下进入电堆的冷却水的目标温度；
在所述目标温度大于第一温度值的情况下，将所述输出电流发生拉载时的暖机状态确定为完成暖机的状态；在所述目标温度小于或者等于所述第一温度值的情况下，将所述输出电流发生拉载时的暖机状态确定为未完成暖机的状态。
3.根据权利要求1所述的阳极吹扫控制方法，其特征在于，在所述基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态之后，所述方法还包括：
在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为完成暖机的状态的情况下，按照所述第一预设时长来对所述燃料电池的阳极进行吹扫。
4.根据权利要求1所述的阳极吹扫控制方法，其特征在于，所述在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫，还包括：
获取所述燃料电池双极板内的氢气压力和空气压力；
基于所述氢气压力和所述空气压力，调整所述燃料电池的氢气压力阀和空压机的工作参数，以使得对所述阳极吹扫的氢气压力与阴极的空气压力之间的压力差小于压差预设值。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的阳极吹扫控制方法，其特征在于，在所述确定燃料电池当前的工况以及前置的工况之后，所述方法还包括：
在所述燃料电池当前的工况为开机且前置的工况为关机的情况下，确定所述燃料电池在关机时的吹扫状态；所述燃料电池在关机时的吹扫状态包括吹扫完成状态和吹扫未完成状态；
在所述燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫未完成状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第二预设时长再延长第二目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第二预设时长为所述燃料电池在开机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第二目标时长为基于所述燃料电池的关机时长和环境温度确定的。
6.根据权利要求5所述的阳极吹扫控制方法，其特征在于，在所述确定所述燃料电池在关机时的吹扫状态之后，所述方法还包括：
在所述燃料电池在关机时的吹扫状态为吹扫完成状态的情况下，按照所述第二预设时长来对所述燃料电池的阳极进行吹扫。
7.一种阳极吹扫控制装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于确定燃料电池当前的工况以及前置的工况，所述燃料电池的工况包括开机、关机以及运行；
第二处理模块，用于在所述燃料电池当前的工况为关机且前置的工况为运行的情况下，确定所述燃料电池的运行参数；所述运行参数包括所述燃料电池的运行时间、环境温度、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度；
第三处理模块，用于基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流，确定所述燃料电池在所述输出电流发生拉载时的暖机状态；所述暖机状态包括完成暖机的状态和未完成暖机的状态；
第四处理模块，用于在所述输出电流发生拉载时的暖机状态为未完成暖机的状态的情况下，将对所述燃料电池的阳极进行吹扫的第一预设时长再延长第一目标时长，以对所述阳极进行吹扫；所述第一预设时长为所述燃料电池在关机工况下的阳极标准吹扫时间；所述第一目标时长为基于所述运行时间、不同运行时刻下进入电堆的冷却水温度以及不同运行时刻下的输出电流和暖机电流密度确定的；
第五处理模块，用于在对所述阳极完成吹扫的情况下，基于所述燃料电池当前的温度、所述环境温度、目标关机时间以及所述燃料电池在所述环境温度下的温降特性曲线，确定所述燃料电池在所述目标关机时间后在所述环境温度下的第二温度值；所述目标关机时间是根据所述燃料电池的各历史关机时间确定的；确定所述第二温度值与第三温度值的大小关系；所述第三温度值是基于所述环境温度和环境湿度下所述燃料电池的水蒸气渗透量确定的；在所述第二温度值小于所述第三温度值的情况下，在对所述阳极完成吹扫后，控制所述燃料电池的加热系统将所述燃料电池加热，以使得所述燃料电池在所述目标关机时间后的温度大于或者等于所述第三温度值。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述阳极吹扫控制方法。
9.一种燃料电池，其特征在于，包括电堆和如权利要求8所述的电子设备。
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