CN117476978A - 一种pack氢浓度异常的闭环控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，所述pack氢浓度异常的闭环控制方法包括多个步骤：步骤一：燃料电池系统待机步骤，燃料电池系统待机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求；步骤二：燃料电池系统运行控制步骤，燃料电池系统运行控制步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求；步骤三：燃料电池系统关机步骤，燃料电池系统关机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求。以及一种装置，包括:Pack、氢浓度传感器、pack内供电继电器、pack通风流量控制器、燃料电池控制器、供电设备和数据平台。本发明在探测到pack氢浓度异常时做出反应，以维持燃料电池继续运行而不是采用传统的停机形式，同时提高系统的鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种pack氢浓度异常的闭环控制方法及装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池(以下简称“燃料电池”)发动机因其具有接近室温的工作温度、启动速度快、比能量高、碳排放为0等特点，正广泛的应用于乘用车和卡车等大型车辆。
氢能是理想的二次清洁能源，用可再生能源制氢，用储氢材料储氢，用氢燃料电池发电，将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统，成为可再生能源之外实现深度脱碳的重要路径；通过氢燃料电池发电产生的电能，既可替代现有火力发电站，又可以驱动汽车行驶，有效减少CO2、氮氧化物、硫化物、粉尘的排放。
在燃料电池系统中，一般会使用一个相对密封的箱体(以下简称“pack”)，为燃料电池的堆芯提供防护的pack内部，应满足《GB/T 24549燃料电池动力汽车安全要求》中4.3的要求：应有和氢气浓度探测器联动的安全措施，以保证氢气集聚浓度在安全范围内。
氢燃料电池是通过氢气、氧气在燃料电池堆内反应，生成水，产生电；但是产生的水在低温环境下易结冰，冰形成的冰尖、冰刺极易刺穿质子交换膜或膨胀状态的冰引起质子交换膜结构变形，造成阴阳极串气进而导致电堆腐蚀等不可修复的损伤，从而大幅度降低燃料电池寿命。
故，系统保持pack内部氢浓度是否在国标范围内，就成为了安全性的重要关注对象之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种pack氢浓度异常的闭环控制方法及装置的同时，能探测到pack氢浓度异常后进行响应，以维持燃料电池功能，提高系统鲁棒性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，所述pack氢浓度异常的闭环控制方法包括多个步骤：
步骤一：燃料电池系统待机步骤，
燃料电池系统待机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续保持燃料电池系统待机步骤；若不满足执行数据平台报警1提示并继续保持燃料电池系统待机步骤；
步骤二：燃料电池系统运行控制步骤，
燃料电池系统运行控制步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行判断。
步骤三：燃料电池系统关机步骤，
燃料电池系统关机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则执行燃料电池系统关机步骤；若关机放电过程中不满足安全要求执行数据平台报警5提示，执行放电结束后保持通风流量直至满足安全要求后跳转至燃料电池系统待机步骤。
进一步地，所述燃料电池系统运行控制步骤中不满足安全要求情况包含：
待机状态下氢浓度即不满足安全要求、氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求和燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求。
进一步地，当待机状态下氢浓度即不满足安全要求，则延时闭合pack内供电继电器并延时开启入堆空气流量控制器后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
更进一步地，若氢浓度满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
进一步地，当氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台报警2提示并增大pack通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求.
更进一步地，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
进一步地，当燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台报警3提示并增大pack通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求.
更进一步地，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
一种pack氢浓度异常的闭环控制装置，包括:
Pack、氢浓度传感器、pack内供电继电器、pack通风流量控制器、燃料电池控制器、供电设备和数据平台。
其中，氢浓度传感器装在pack上监测pack内氢浓度，并与pack通风流量控制器，通过有线通讯连接至燃料电池控制器。系统状态、系统判断、系统响应，在燃料电池控制器中进行；数据平台与燃料电池控制器，通过无线通讯连接。
本发明的有益效果在于：
1.在探测到pack氢浓度异常时做出反应，以维持燃料电池继续运行而不是采用传统的停机形式，同时提高系统的鲁棒性；
2.可以区分不同的故障情况，并在数据平台上区别报警，以便故障处理时快速定位。
附图说明
图1为本发明一种pack氢浓度异常的闭环控制方法逻辑框图；
图2为本发明一种pack氢浓度异常的闭环控制装置连接图；
标号说明：1、燃料电池系统；2、燃料电池控制器；3、氢浓度传感器；4、pack通风流量控制器；5、空气流量控制器；6、供电继电器；7、供电设备；8、pack；9、数据平台。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，所述pack氢浓度异常的闭环控制方法包括多个步骤：
步骤一：燃料电池系统1待机步骤，
燃料电池系统1待机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续保持燃料电池系统1待机步骤；若不满足执行数据平台9报警1提示并继续保持燃料电池系统1待机步骤；
步骤二：燃料电池系统1运行控制步骤，
燃料电池系统1运行控制步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统1运行控制步骤；若不满足安全要求执行判断。
步骤三：燃料电池系统1关机步骤，
燃料电池系统1关机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则执行燃料电池系统1关机步骤；若关机放电过程中不满足安全要求执行数据平台9报警5提示，执行放电结束后保持通风流量直至满足安全要求后跳转至燃料电池系统1待机步骤。
进一步地，所述燃料电池系统1运行控制步骤中不满足安全要求情况包含：
待机状态下氢浓度即不满足安全要求、氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求和燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求。
进一步地，当待机状态下氢浓度即不满足安全要求，则延时闭合pack8内供电继电器6并延时开启入堆空气流量控制器5后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
更进一步地，若氢浓度满足安全要求则继续进行燃料电池系统1运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台9报警4提示并执行步骤三。
进一步地，当氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台9报警2提示并增大pack8通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
更进一步地，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统1运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台9报警4提示并执行步骤三。
进一步地，当燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台9报警3提示并增大pack8通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求.
更进一步地，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统1运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台9报警4提示并执行步骤三。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
请参照图2，一种pack8氢浓度异常的闭环控制装置，包括:
pack8，所述pack8为燃料电池堆芯提供防护的一种相对密封箱体装置；
燃料电池控制器2，所述燃料电池控制器2中通过系统状态进行系统判断并作出系统响应；
氢浓度传感器3，所述氢浓度传感器3设置于所述pack8上检测pack8内氢浓度并与所述燃料电池控制器2有线通讯；
供电继电器6，所述供电继电器6设置于所述pack8上，连接有供电设备7并与所述燃料电池控制器2有线通讯；
pack8通风流量控制器4，连接所述pack8并与所述燃料电池控制器2有线通讯；
入堆空气流量控制器5，连接所述pack8并与所述燃料电池控制器2有线通讯；
数据平台9，所述数据平台9通过无线通讯与所述燃料电池控制器2连接。
所述燃料电池控制器2还包括处理器，所述处理器与氢浓度传感器3通讯连接，所述处理器接收氢浓度传感器3检测得到的电信号并将其转化为氢浓度数据。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，所述pack氢浓度异常的闭环控制方法包括多个步骤：
步骤一：燃料电池系统待机步骤，
燃料电池系统待机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续保持燃料电池系统待机步骤；若不满足执行数据平台报警1提示并继续保持燃料电池系统待机步骤；
步骤二：燃料电池系统运行控制步骤，
燃料电池系统运行控制步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行判断。
步骤三：燃料电池系统关机步骤，
燃料电池系统关机步骤中时刻判断氢浓度是否满足安全要求，若满足安全要求则执行燃料电池系统关机步骤；若关机放电过程中不满足安全要求执行数据平台报警5提示，执行放电结束后保持通风流量直至满足安全要求后跳转至燃料电池系统待机步骤。
2.根据权利要求1所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统运行控制步骤中不满足安全要求情况包含：
待机状态下氢浓度即不满足安全要求、氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求和燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求。
3.根据权利要求2所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，当待机状态下氢浓度即不满足安全要求，则延时闭合pack内供电继电器并延时开启入堆空气流量控制器后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
4.根据权利要求3所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，若氢浓度满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
5.根据权利要求2所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，当氢腔通入氢气后氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台报警2提示并增大pack通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
6.根据权利要求5所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
7.根据权利要求2所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，当燃料电池运行或吹扫过程中氢浓度不满足安全要求，则执行数据平台报警3提示并增大pack通风流量后延时判断氢浓度是否满足安全要求。
8.根据权利要求7所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制方法，其特征在于，若满足安全要求则继续进行燃料电池系统运行控制步骤；若不满足安全要求执行数据平台报警4提示并执行步骤三。
9.一种pack氢浓度异常的闭环控制装置，其特征在于，包括:
pack，所述pack为燃料电池堆芯提供防护的一种相对密封箱体装置；
燃料电池控制器，所述燃料电池控制器中通过系统状态进行系统判断并作出系统响应；
氢浓度传感器，所述氢浓度传感器设置于所述pack上检测pack内氢浓度并与所述燃料电池控制器有线通讯；
供电继电器，所述供电继电器设置于所述pack上，连接有供电设备并与所述燃料电池控制器有线通讯；
pack通风流量控制器，连接所述pack并与所述燃料电池控制器有线通讯；
入堆空气流量控制器，连接所述pack并与所述燃料电池控制器有线通讯；
数据平台，所述数据平台通过无线通讯与所述燃料电池控制器连接。
10.根据权利要求9所述的一种pack氢浓度异常的闭环控制装置，其特征在于，所述燃料电池控制器还包括处理器，所述处理器与氢浓度传感器通讯连接，所述处理器接收氢浓度传感器检测得到的电信号并将其转化为氢浓度数据。
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