一种自动恢复燃料电池性能的控制方法与流程

本发明涉及燃料电池，具体是一种自动恢复燃料电池性能的控制方法。

背景技术：

1、燃料电池在发电过程中，总反应的本质是氢气与空气中的氧气反应生成水的过程，随着燃料电池系统的运行，生成的水会逐渐在燃料电池电堆中积累而堵塞燃料气体（氢气）传输通道，导致燃料电池性能会有所衰减，以及燃料电池系统的发电效率降低。

2、针对上述问题，现有的控制策略中多采用增加氢气压力、延长氢气吹扫时间的方法。其中，申请号为cn202210598328.2的发明专利公开了一种燃料电池排水控制方法、装置、车辆和存储介质，其中方法包括：获取燃料电池的当前阻抗；若当前阻抗小于等于第一阈值，则控制燃料电池排水；若当前阻抗大于等于第二阈值，则控制燃料电池停止排水。该发明公开的燃料电池排水控制方法，通过监测燃料电池阻抗，以阻抗来反应电堆内的水含量，根据阻抗控制燃料排水阀的打开和关闭。该方法目前存在的问题是，若燃料电池的阻抗短时间无法调节至第二阈值，则持续打开的排水阀会导致过多的氢气被浪费，降低了氢气利用率，即降低了燃料电池系统的综合发电效率；同时，由于氢气是易燃易爆气体，长时间的将氢气排放至大气环境也增加了安全风险。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明采用以下技术方案：

2、一种自动恢复燃料电池性能的控制方法，包括电池正常运行状态控制方法；所述电池正常运行状态控制方法包括：

3、s111、在电池正常运行状态下，监测电池的最低电压数据；

4、s112、若所述最低电压数据低于第一电压阈值，则设定常开次数为0，并将排水阀切换至常开状态；

5、s113、若所述最低电压数据高于第二电压阈值，则将排水阀切换至排水阀正常运行状态，返回步骤s112；

6、若所述常开状态的持续时间达到第一时间阈值，则将所述常开次数自增1，并将排水阀切换至常关状态；

7、s114、若所述常开次数大于或等于常开次数阈值，则将所述电池切换至电池功率限制状态，并将排水阀切换至排水阀正常运行状态；

8、s115、若所述常关状态的持续时间达到第二时间阈值，则将排水阀切换至常开状态，返回步骤s113；

9、其中，所述第一电压阈值小于第二电压阈值。

10、进一步地，所述自动恢复燃料电池性能的控制方法还包括电池功率限制状态控制方法；所述电池功率限制状态控制方法包括：

11、s121、在电池功率限制状态下，监测电池的最低电压数据；

12、s122、若所述最低电压数据高于所述第二电压阈值，则将所述电池切换至电池正常运行状态。

13、作为优选方案，所述监测电池的最低电压数据，具体为：监测电池中所有单片电池的电压数据，并根据所述电压数据得到所述最低电压数据。

14、作为优选方案，所述排水阀正常运行状态，具体为：所述排水阀间歇性地开启，所述排水阀在开启的持续时间达到第三时间阈值时关闭。

15、作为优选方案，所述第三时间阈值小于所述第一时间阈值。

16、作为优选方案，所述将所述电池切换至电池功率限制状态，具体为：将所述电池的工作功率限制在所述电池的额定功率以下。

17、作为优选方案，所述最低电压数据通过控制器局域网络通讯传输。

18、作为优选方案，所述自动恢复燃料电池性能的控制方法应用于一种自动恢复燃料电池性能的控制系统；所述系统包括电压巡检模块、控制模块和燃料电池模块；所述燃料电池模块包括氢气入口、尾排、气水分离器、电堆和排水阀；所述电压巡检模块用于采集所述电堆中所有单片电池的电压数据，还用根据所述电压数据计算最低电压数据；控制模块用于根据所述最低电压数据控制排水阀和电池的工作状态。

19、作为优选方案，所述排水阀的工作状态包括常开状态、常关状态和排水阀正常运行状态；所述电池的工作状态包括电池正常运行状态和电池功率限制状态。

20、作为优选方案，所述自动恢复燃料电池性能的控制方法还包括燃料电池的吹扫流程，所述燃料电池的吹扫流程在排水阀的常开状态下执行；所述燃料电池的吹扫流程具体为：

21、氢气通过所述氢气入口进入所述电堆，并与所述电堆中的水形成气水混合物；

22、所述气水混合物流出所述电堆并进入所述气水分离器，所述气水分离器将所述气水混合物分离得到氢气和水；

23、分离得到的氢气从所述气水分离器上方流出并回流至所述电堆；分离得到的水从所述气水分离器底部流经所述排水阀，并通过所述尾排排至大气环境。

24、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

25、本发明方法中，由于排水阀常开状态的持续时间短，系统无需对氢气加压也能完成吹扫流程，以避免压力过高对系统造成不可逆损害，从而提升系统的稳定性；

26、通过控制排水阀的工作状态，减缓了氢气在空气中的排放速度，从而降低大气环境中的氢气浓度，进而降低燃烧和爆炸风险；

27、多次吹扫未解决问题时，将排水阀切换至排水阀正常运行状态，可节省氢气资源；并且通过对限制电池功率，在维持系统运行的同时减少对系统的损害，从而提高系统的安全性。

技术特征：

1.一种自动恢复燃料电池性能的控制方法，其特征在于：包括电池正常运行状态控制方法；所述电池正常运行状态控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：还包括电池功率限制状态控制方法；所述电池功率限制状态控制方法包括：

3.根据权利要求1所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述监测电池的最低电压数据，具体为：监测电池中所有单片电池的电压数据，并根据所述电压数据得到所述最低电压数据。

4.根据权利要求1所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述排水阀正常运行状态，具体为：所述排水阀间歇性地开启，所述排水阀在开启的持续时间达到第三时间阈值时关闭。

5.根据权利要求4所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述第三时间阈值小于所述第一时间阈值。

6.根据权利要求1所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述将所述电池切换至电池功率限制状态，具体为：将所述电池的工作功率限制在所述电池的额定功率以下。

7.根据权利要求1所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述最低电压数据通过控制器局域网络通讯传输。

8.根据权利要求1-7任一项所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：应用于一种自动恢复燃料电池性能的控制系统；所述系统包括电压巡检模块、控制模块和燃料电池模块；所述燃料电池模块包括氢气入口、尾排、气水分离器、电堆和排水阀；电压巡检模块用于采集所述电堆中所有单片电池的电压数据，还用根据所述电压数据计算最低电压数据；控制模块用于根据所述最低电压数据控制排水阀和电池的工作状态。

9.根据权利要求8所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：所述排水阀的工作状态包括常开状态、常关状态和排水阀正常运行状态；所述电池的工作状态包括电池正常运行状态和电池功率限制状态。

10.根据权利要求8所述的自动恢复燃料电池性能的控制方法,其特征在于：还包括燃料电池的吹扫流程，所述燃料电池的吹扫流程在排水阀的常开状态下执行；所述燃料电池的吹扫流程具体为：

技术总结
本发明公开了一种自动恢复燃料电池性能的控制方法，属于燃料电池技术领域。该控制方法包括：监测电池的最低电压数据；若最低电压数据低于第一电压阈值，则设定常开次数为0，并将排水阀切换至常开状态；若最低电压数据高于第二电压阈值，则将排水阀切换至排水阀正常运行状态；若常开状态的持续时间达到第一时间阈值，则将常开次数自增1，并将排水阀切换至常关状态；若常开次数大于或等于常开次数阈值，则将电池切换至电池功率限制状态，并将排水阀切换至排水阀正常运行状态；若常关状态的持续时间达到第二时间阈值，则将排水阀切换至常开状态。本发明方法无需氢气加压即可完成吹扫，以节省氢气资源，同时提升系统的安全性和稳定性。

技术研发人员：郭柳,李红信,张成平,王领
受保护的技术使用者：雄川氢能科技（广州）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12