一种氢气回流控制方法、系统及其存储介质与流程

本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种氢气回流控制方法、系统及其存储介质。

背景技术：

1、燃料电池系统在运行过程中，氢气和氧气会反应生成水，大量的水在阴极测产生，又反渗透到阳极，阴极侧的水会随着压缩后的过量的高压高温空气排水，而阳极侧的氢气如果过量排出就会浪费氢气；现有的解决方法是增加氢气回流泵，让过量的氢气再回流到氢气入口，既能排出阳极测的水，又能提高氢气利用率。

2、由于运行环境是湿态，现有的氢气回流装置对于低温环境下，需要考虑进行破冰，才能进行低温冷启动成功。另外，在低温环境下，电池出口的饱和高温湿气经过循环泵回流后会降温冷凝，再回流到电堆入口，导致入口的单电池冷凝。在环境温度低于零下后，一旦氢气循环泵被冰卡死，燃料电池阳极侧的水会快速结冰破坏燃料电池的膜电极，造成不可逆的伤害。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供了一种氢气回流控制方法、系统及其存储介质，以解决现有技术中提出的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种氢气回流控制方法，包括以下步骤：

3、启动燃料电池；

4、控制旋涡泵旋转以加热燃料电池阳级侧至第二目标温度，并停止对电堆入口与氢气压腔的加热；

5、控制循环泵转速直到入堆温度处于预设温度范围；

6、关闭燃料电池；

7、控制氢气压力处于目标压力范围最低值；

8、控制循环泵到最大转速，通过氢气回流的方式循环把燃料电池阳极侧的水带出燃料电池；

9、停止循环泵旋转。

10、在低温冷启动过程中，先根据中压温度传感器预热氢气中压压腔内的氢气到目标温度t1，当温度大于t1后，关闭加热器；同时控制氢气入口加热器控制氢气回流和氢气入口的管壁到目标温度70t1；当燃料电池系统启动命令使能后,根据氢气入堆压力传感器7，闭环控制氢气比例阀开度，使得氢气入队压力到p1；同时控制漩涡泵旋转。该过程通过热的氢气给燃料电池阳极侧加热，并把燃料电池的表面的冰融化。当回流温度传感器到t2后，说明阳气腔内加热成功，可以实现燃料电池正常运行。

11、在本发明的进一步方案中，所述预设温度范围为t5～t5+1，所述t5根据以下公式获取：

12、x×t5＝(x-1)t4+t3

13、其中，x为目标氢气计量比；x-1为氢气回流比；t3为电堆的运行温度；t4为中压腔的氢气温度。

14、在本发明的进一步方案中，所述启动燃料电池前还包括以下步骤：

15、获取氢气中压腔与电堆入口的温度；

16、ptc通过金属结构间接加热电堆入口至t1，同时加热与氢气压腔的温度至t2；

17、控制氢气压力处于目标压力范围；

18、所述停止对电堆入口与氢气压腔的加热为停止ptc对通过金属结构间接加热电堆入口与氢气压腔。

19、在本发明的进一步方案中，所述累加循环泵转速直到入堆温度到达预设温度范围具体包括：

20、当所述入堆温度低于所述预设温度范围时，累加所述循环泵的转速；

21、当所述入堆温度高于所述预设温度范围时，减少所述循环泵的转速；

22、当所述入堆温度处于预设温度范围内时，保持所述循环泵的转速。

23、本发明第二方面提供了一种氢气回流控制系统，包括：

24、采集单元，用于获取燃料电池中各个位置的温度与压力；

25、控制单元，所述控制单元被配置成：

26、控制旋涡泵旋转以加热燃料电池阳级侧至第二目标温度，并停止对电堆入口与氢气压腔的加热；

27、控制循环泵转速直到入堆温度处于预设温度范围；

28、关闭燃料电池；

29、控制氢气压力处于目标压力范围最低值；

30、控制循环泵到最大转速，通过氢气回流的方式循环把燃料电池阳极侧的水带出燃料电池；

31、停止循环泵旋转。

32、本发明第三方面提供一种存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面所述的一种氢气回流控制方法。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、本发明在低温冷启动过程中，先根据中压温度传感器预热氢气中压压腔内的氢气到目标温度t1，当温度大于t1后，关闭加热器；同时控制氢气入口加热器控制氢气回流和氢气入口的管壁到目标温度70t1；当燃料电池系统启动命令使能后,根据氢气入堆压力传感器7，闭环控制氢气比例阀开度，使得氢气入队压力到p1；同时控制漩涡泵旋转。该过程通过热的氢气给燃料电池阳极侧加热，并把燃料电池的表面的冰融化。当回流温度传感器到t2后，说明阳气腔内加热成功，可以实现燃料电池正常运行。

技术特征：

1.一种氢气回流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氢气回流控制方法，其特征在于，所述预设温度范围为t5～t5+1，所述t5根据以下公式获取：

3.根据权利要求2所述的一种氢气回流控制方法，其特征在于，所述启动燃料电池前还包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种氢气回流控制方法，其特征在于，所述控制循环泵转速直到入堆温度到达预设温度范围具体包括：

5.根据权利要求3所述的一种氢气回流控制方法，其特征在于，所述氢气回流控制方法还包括以下步骤：

6.一种氢气回流控制系统，其特征在于，包括：

7.一种存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的一种氢气回流控制方法。

技术总结
本发明提供了一种氢气回流控制方法、系统及其存储介质，氢气回流控制方法包括以下步骤：启动燃料电池；控制旋涡泵旋转通过加热后的氢气加热燃料电池阳级侧至第二目标温度，并停止对电堆入口与氢气压腔的加热；控制循环泵转速直到入堆温度处于预设温度范围；关闭燃料电池；控制氢气压力处于目标压力范围最低值；控制循环泵到最大转速，通过氢气回流的方式循环把燃料电池阳极侧的水带出燃料电池；停止循环泵旋转。通过控制氢气入口加热器控制氢气回流和氢气入口的管壁到目标温度70T1；当燃料电池系统启动命令使能后同时控制漩涡泵旋转。通过热的氢气给燃料电池阳极侧加热，并把燃料电池的表面的冰融化。

技术研发人员：吴炎花
受保护的技术使用者：氢通（上海）新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15