燃料电池发动机的吹扫控制方法与流程

本技术涉及燃料电池，特别是涉及一种燃料电池发动机的吹扫控制方法。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池(燃料电池)作为高效、洁净的能源转换装置，应用于车辆动力系统，需要满足适应低温环境的应用要求。然而，由于燃料电池在工作过程中的化学反应会产生大量的水，所以，在环境温度过低时，燃料电池内部可能会结冰，从而影响燃料电池的正常工作。所以，如何避免燃料电池内部结冰，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对燃料电池发动机进行吹扫，从而避免结冰，保证发动机的冷启动性能的燃料电池发动机的吹扫控制方法。

2、一种燃料电池发动机的吹扫控制方法，应用于燃料电池发动机系统，所述燃料电池发动机系统包括：冷却装置，所述冷却装置包括经过燃料电池发动机的电池电堆内部的冷却管路；所述方法包括：

3、在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，以对所述冷却管路进行吹扫；

4、在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制所述冷却装置关闭。

5、在其中一个实施例中，所述燃料电池发动机系统包括：第一供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阴极通过第一气体管路连通；燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：

6、在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，以对所述第一气体管路、所述电池电堆的阴极进行吹扫；

7、在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭。

8、在其中一个实施例中，所述燃料电池发动机系统包括：第二供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阳极通过第二气体管路连通；燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：

9、在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，以对所述第二气体管路、所述电池电堆的阳极进行吹扫；

10、在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭。

11、在其中一个实施例中，所述第一气体管路包括第一管路、第二管路、第三管路，所述第一管路的第一端与外部空气连通，所述第一管路的第二端与所述电池电堆的阴极入口连通，所述第二管路的第一端与所述电池电堆的阴极出口连通，所述第二管路的第二端与外部空气连通，所述第三管路的第一端与所述第一管路的第一端连通，所述第三管路的第二端与所述第二管路的第一端连通；所述第一供气装置包括：空气压缩机，设置在所述第一管路的第一端处，用于调节所述第一管路中的气体的流量和压力；第一截止阀，设置在所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间，用于在开启时，导通所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间的通路；第二截止阀，设置在所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间，用于在开启时，导通所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间的通路；第三截止阀，设置在所述第三管路的第一端和第二端之间，用于在开启时，导通所述第三管路的第一端和第二端之间的通路；所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，包括：

12、控制所述第一截止阀、所述第二截止阀开启，所述第三截止阀关闭，以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力；

13、其中，所述第二预设策略包括：调节所述第一管路中的气体的流量为第一流量、压力为第一压力，并保持第一时长；周期性的以第一子策略调节所述第一管路中的气体的流量和压力，直到所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数，其中，所述第一子策略包括：调节所述第一管路中的气体的压力为第二压力并保持第二时长，然后调节所述第一管路中的气体的压力为第三压力并保持第三时长，所述第二压力大于第一压力大于第三压力。

14、在其中一个实施例中，在所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数之后，所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，还包括：

15、控制所述第一截止阀、所述第二截止阀关闭，所述第三截止阀开启，控制所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长。

16、在其中一个实施例中，所述在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭，包括：

17、在所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长之后，控制所述第一供气装置关闭。

18、在其中一个实施例中，所述第一供气装置还包括：流量计，设置在所述空气压缩机的入口处，用于测量进入所述空气压缩机的气体的流量；压力传感器，设置在所述电池电堆的阴极入口处，用于测量进入所述电池电堆的阴极的气体的压力；所述方法还包括：

19、在以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力的情况下，若在第一设定时长内气体的流量未达到对应的所需流量，和/或气体的压力未达到对应的所需压力，则控制所述第一供气装置关闭。

20、在其中一个实施例中，所述第二气体管路包括第四管路、第五管路、第六管路、第七管路；所述第二供气装置包括：供气设备、气水分离器、储水罐、第四截止阀、第五截止阀；所述供气设备与所述第四管路的第一端连通，所述第四管路的第二端与所述电池电堆的阳极入口连通，所述第五管路的第一端与所述电池电堆的阳极出口连通，所述第五管路的第二端与所述气水分离器连通，所述气水分离器的第一出口与所述储水罐连通，所述储水罐通过所述第六管路与外部空气连通，所述气水分离器的第二出口通过所述第七管路与外部空气连通，所述第四截止阀设置在所述气水分离器的第二出口与外部空气之间，所述第五截止阀设置在所述储水罐与外部空气之间，所述供气设备用于通过所述第四管路向所述电池电堆的阳极提供氢气；所述气水分离器用于将所述电池电堆的阳极排出的气体分离为氮气和水蒸气，其中，所述水蒸气通过第二出口排出，所述氮气通过第一出口排出；所述储水罐用于存储所述气水分离器的第二出口排出的水蒸气；所述第四截止阀用于在开启时，导通所述气水分离器的第二出口与外部空气之间的通路；所述第五截止阀用于在开启时，导通所述储水罐与外部空气之间的通路；所述控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，包括：

21、控制所述供气设备提供氢气，并以所述第三预设策略控制所述第四截止阀和所述第五截止阀的开闭；

22、其中，所述第三预设策略包括：在所述第四截止阀的关闭次数小于第一预设次数的情况下，周期性的执行第二子策略，在所述第五截止阀的关闭次数小于第二预设次数的情况下，周期性的执行第三子策略，其中所述第二子策略包括控制所述第四截止阀开启并保持第五时长，然后关闭所述第四截止阀，所述第三子策略包括控制所述第五截止阀开启并保持第六时长，然后关闭所述第五截止阀。

23、在其中一个实施例中，所述在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭，包括：

24、在所述第二子策略和所述第三子策略均执行完毕的情况下，控制所述第二供气装置关闭。

25、在其中一个实施例中，所述供气设备包括：储氢罐、氢气引射器、氢气喷射器、第六截止阀，所述储氢罐与所述氢气引射器连通，所述氢气引射器和所述氢气喷射器连通，所述氢气喷射器与所述第四管路连通，所述第六截止阀设置在所述储氢罐和所述氢气引射器之间，其中：所述储氢罐用于存储氢气；所述第六截止阀用于在开启时，导通所述储氢罐和所述氢气引射器之间的通路；所述氢气引射器用于将所述储氢罐内的氢气吸至所述氢气喷射器的入口处；所述氢气喷射器用于喷射氢气。

26、在其中一个实施例中，所述冷却管路包括：第八管路、第九管路、第十管路、第十一管路，所述冷却装置包括：第一温度传感器、散热器、节温器、水泵、第二温度传感器，所述第八管路设置在所述电池电堆的内部，所述第九管路的第一端与所述第八管路的第一端连通，所述第九管路的第二端分别与所述节温器的第一入口和所述散热器连通，所述第十管路的第一端与所述散热器连通，所述第十管路的第二端与所述节温器的第二入口连通，所述节温器的出口与所述水泵连通，所述水泵与所述第十一管路的第一端连通，所述第十一管路的第二端与所述第八管路的第二端连通，所述液体通过所述第八管路的第二端流入所述电池电堆，通过所述第八管路的第一端流出所述电池电堆，所述第一温度传感器设置在所述第八管路的第一端，所述第二温度传感器设置在所述第八管路的第二端，其中：所述第一温度传感器用于测量流出所述电池电堆的液体的温度；所述第二温度传感器用于测量流入所述电池电堆的液体的温度；所述水泵用于调节所述液体的流量和流速；所述节温器用于控制所述液体是否流经所述散热器；所述控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，包括：

27、控制所述水泵的转速为设定转速并控制所述节温器的开度为设定开度，以使所述水泵的转速达到设定转速，且使得流入所述水泵中的液体未流经所述散热器。

28、在其中一个实施例中，所述在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制所述冷却装置关闭，包括：

29、分别获取所述第八管路中进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度；

30、确定进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度的差值；

31、在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度的差值在预设范围内的情况下，控制所述节温器和所述水泵关闭。

32、在其中一个实施例中，燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：在以第一预设策略调节控制所述水泵的转速和所述节温器的开度的情况下，若在第二设定时长内所述水泵的转速未达到所述设定转速，和/或所述节温器的开度未达到所述设定开度，则控制所述水泵和所述节温器关闭。

33、上述燃料电池发动机的吹扫控制方法。在电池电堆停止工作的情况下，也就是车辆的燃料电池发动机停机的情况下，控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，对冷却管路进行吹扫，可以保证冷却管路的通畅，并且通过对冷却管路的吹扫，能够带动燃料电池电堆内部的温度的变化，在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制冷却装置关闭，完成吹扫。通过冷却管路的液体流动，调节燃料电池电堆内部的温度，当进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内时，代表燃料电池电堆内部的温度的均衡性较好，整体的温度保持一致，避免电池电堆局部温度过低而出现结冰的状况，保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。