一种燃料电池系统的排水控制方法、控制模块及装置与流程

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池系统的排水控制方法、控制模块及装置。

背景技术：

1、燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置。氢燃料电池使用氢气作为燃料，在催化剂的作用下与氧气发生电化学反应生成水并产生电能。在燃料电池系统的氢气供给系统中，出堆氢气与水的混合物依靠重力在分水器中实现气液分离，排水阀用于排出燃料电池运行过程中产生的水以防止电堆水淹。由于燃料电池系统关机吹扫无法完全去除电堆内部残留水分，在燃料电池长时间停止工作后，膜电极内的水顺着极板流道流至氢腔，在重力作用下最终汇集于分水器底部的排水阀入水口上方。在气温骤降时，排水阀上端的水冻结成冰堵塞入水口，这可能会导致燃料电池再次启动的时间过长的问题。

2、现有技术方案通常采用带加热功能的排水阀在低温下对入口处进行化冰，当燃料电池冷启动时，ptc热敏电阻(positive temperature coefficient，ptc)加热一段时间以实现排水阀正常排水。受限于当前排水阀ptc加热功率较低，有限时间内无法完成快速加热化冰排水，延长了燃料电池的冷启动时间，且ptc的开启依赖于ntc温度传感器(negativetemperature coefficient，ntc)的温度反馈，一旦ntc发生故障或监测异常，ptc便停止加热，导致冷启动失败，燃料电池系统的冷启动效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例至少提供一种燃料电池的排水控制方法、控制模块及装置，通过控制模块控制电磁三通阀，使分水器中的水在燃料电池系统停机过程中经过电磁三通阀流入吸附柱被吸附柱中的吸水填料吸附，防止了排水阀积水结冰，提高了燃料电池系统的冷启动效率。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种燃料电池系统的排水控制方法，应用于燃料电池系统的排水控制装置的控制模块，所述排水控制装置包括电磁三通阀、吸附柱和控制模块；所述电磁三通阀的入口端与燃料电池系统的分水器的出水口连接；所述电磁三通阀的第一出口端与所述吸附柱连接；所述电磁三通阀的第二出口端与燃料电池系统的排水阀通过管路连接；所述电磁三通阀与所述控制模块电连接；所述吸附柱中含有吸水填料；所述控制方法包括：

3、获取燃料电池系统发送的工作指令；

4、若所述工作指令为关机指令，生成第一控制信号；

5、将所述第一控制信号发送到所述电磁三通阀，以使所述电磁三通阀根据所述第一控制信号导通所述入口端与所述第一出口端，并隔离所述入口端与所述第二出口端，使所述分水器中的水在燃料电池系统停机过程中，经过所述电磁三通阀流入所述吸附柱被所述吸水填料吸附。

6、进一步地，所述控制方法还包括：

7、若所述工作指令为开机指令，生成第二控制信号；

8、将所述第二控制信号发送到所述电磁三通阀，以使所述电磁三通阀根据所述第二控制信号导通所述入口端与所述第二出口端，并隔离所述入口端与所述第一出口端，使所述分水器中的水在燃料电池系统工作过程中，经过所述电磁三通阀流入所述排水阀。

9、在一种可能的实施方式中，所述排水控制装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀；所述第一电磁阀的入口端与燃料电池系统的氢气源通过管路连接；所述第一电磁阀的出口端与所述吸附柱通过管路连接；所述第二电磁阀的入口端与所述吸附柱通过管路连接，所述第二电磁阀的出口端与所述分水器通过管路连接；所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别与所述控制模块电连接；所述控制方法还包括：

10、若所述工作指令为供氢指令，生成第三控制信号；

11、将所述第三控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀导通，使氢气源中的高纯度氢气经过所述第一电磁阀流入所述吸附柱中吹扫所述吸水填料，并将吹扫所述吸水填料后生成的氢气与水的混合物经过所述第二电磁阀流入所述分水器。

12、在一种可能的实施方式中，所述排水控制装置还包括压力传感器和湿度传感器；所述压力传感器位于所述第一电磁阀与所述吸附柱连接的管路中；所述湿度传感器位于所述吸附柱与所述第二电磁阀连接的管路中；所述压力传感器和所述湿度传感器与所述控制模块电连接；在将所述第三控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀导通之后，所述控制方法还包括：

13、获取所述压力传感器采集的压力值，根据所述压力值生成第四控制信号；

14、将所述第四控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以调整所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的电磁阀开度，使所述压力值等于预设的第一压力值；

15、获取所述湿度传感器采集的湿度值，若所述湿度值小于预设的第一湿度阈值，生成第五控制信号；

16、将所述第五控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关闭。

17、若所述湿度值大于等于所述第一湿度阈值，生成第六控制信号；

18、将所述第六控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以调整所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的电磁阀开度，使所述压力值等于预设的第二压力值；其中，所述第二压力值大于所述第一压力值。

19、在一种可能的实施方式中，在将所述第六控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以调整所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的电磁阀开度，使所述压力值等于预设的第二压力值之后，所述控制方法还包括：

20、若所述湿度值小于等于预设的第二湿度阈值，生成第七控制信号；其中，所述第二湿度阈值小于所述第一湿度阈值；

21、将所述第七控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关闭。

22、第二方面，本技术实施例还提供了一种控制模块，应用于燃料电池系统的排水控制装置，所述排水控制装置包括电磁三通阀、吸附柱和控制模块；所述电磁三通阀的入口端与燃料电池系统的分水器的出水口连接；所述电磁三通阀的第一出口端与所述吸附柱连接；所述电磁三通阀的第二出口端与燃料电池系统的排水阀通过管路连接；所述电磁三通阀与所述控制模块电连接；所述吸附柱中含有吸水填料；控制模块包括：

23、获取单元，用于获取燃料电池系统发送的工作指令；

24、第一判断单元，用于若所述工作指令为关机指令，生成第一控制信号；

25、发送单元，用于将所述第一控制信号发送到所述电磁三通阀，以使所述电磁三通阀根据所述第一控制信号导通所述入口端与所述第一出口端，并隔离所述入口端与所述第二出口端，使所述分水器中的水在燃料电池系统停机过程中，经过所述电磁三通阀流入所述吸附柱被所述吸水填料吸附。

26、在一种可能的实施方式中，所述控制模块还包括：

27、第二判断单元，用于若所述工作指令为开机指令，生成第二控制信号；

28、发送单元，还用于将所述第二控制信号发送到所述电磁三通阀，以使所述电磁三通阀根据所述第二控制信号导通所述入口端与所述第二出口端，并隔离所述入口端与所述第一出口端，使所述分水器中的水在燃料电池系统工作过程中，经过所述电磁三通阀流入所述排水阀。

29、在一种可能的实施方式中，所述排水控制装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀；所述第一电磁阀的入口端与燃料电池系统的氢气源通过管路连接；所述第一电磁阀的出口端与所述吸附柱通过管路连接；所述第二电磁阀的入口端与所述吸附柱通过管路连接，所述第二电磁阀的出口端与所述分水器通过管路连接；所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别与所述控制模块电连接；所述控制模块还包括：

30、第三判断单元，用于若所述工作指令为供氢指令，生成第三控制信号；

31、发送单元，还用于将所述第三控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀导通，使氢气源中的高纯度氢气经过所述第一电磁阀流入所述吸附柱中吹扫所述吸水填料，并将吹扫所述吸水填料后生成的氢气与水的混合物经过所述第二电磁阀流入所述分水器。

32、在一种可能的实施方式中，所述排水控制装置还包括压力传感器和湿度传感器；所述压力传感器位于所述第一电磁阀与所述吸附柱连接的管路中；所述湿度传感器位于所述吸附柱与所述第二电磁阀连接的管路中；所述压力传感器和所述湿度传感器与所述控制模块电连接；在将所述第三控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀导通之后，所述控制模块还包括：

33、第四判断单元，用于获取所述压力传感器采集的压力值，根据所述压力值生成第四控制信号；

34、发送单元，还用于将所述第四控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以调整所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的电磁阀开度，使所述压力值等于预设的第一压力值；

35、第五判断单元，用于获取所述湿度传感器采集的湿度值，若所述湿度值小于预设的第一湿度阈值，生成第五控制信号；

36、发送单元，还用于将所述第五控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以使所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关闭；

37、第六判断单元，用于若所述湿度值大于等于所述第一湿度阈值，生成第六控制信号；

38、发送单元，还用于将所述第六控制信号发送到所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，以调整所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的电磁阀开度，使所述压力值等于预设的第二压力值；其中，所述第二压力值大于所述第一压力值。

39、第三方面，本技术实施例还提供了一种燃料电池系统的排水控制装置，排水控制装置包括：

40、电磁三通阀、吸附柱和上述第二方面或第二方面中任一种可能的实施方式中的控制模块；所述电磁三通阀的入口端与燃料电池系统的分水器的出水口连接；所述电磁三通阀的第一出口端与所述吸附柱连接；所述电磁三通阀的第二出口端与燃料电池系统的排水阀通过管路连接；所述电磁三通阀与所述控制模块电连接；所述吸附柱中含有吸水填料。

41、本技术实施例提供了一种燃料电池系统的排水控制方法、控制模块及装置，其中，排水控制方法应用于排水控制装置的控制模块，排水控制装置包括电磁三通阀、吸附柱和控制模块；电磁三通阀入口端与燃料电池系统分水器出水口连接，电磁三通阀第一出口端与吸附柱连接，电磁三通阀第二出口端与燃料电池系统排水阀管路连接，电磁三通阀与控制模块电连接；吸附柱中含有吸水填料；控制方法包括：获取燃料电池系统发送的工作指令；若工作指令为关机指令，生成第一控制信号；将第一控制信号发送到电磁三通阀，以使电磁三通阀根据第一控制信号导通入口端与第一出口端，并隔离入口端与第二出口端，分水器中的水在系统停机过程中经过电磁三通阀流入吸附柱被吸水填料吸附。这样一来，防止了排水阀结冰，提高了燃料电池系统冷启动效率。

42、进一步，本技术实施例提供的一种燃料电池系统的排水控制方法，其中，排水控制装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀；第一电磁阀的入口端与燃料电池系统的氢气源通过管路连接；第一电磁阀的出口端与吸附柱通过管路连接；第二电磁阀的入口端与吸附柱通过管路连接，第二电磁阀的出口端与分水器通过管路连接；第一电磁阀和第二电磁阀分别与控制模块电连接；控制方法还包括：若工作指令为供氢指令，生成第三控制信号；将第三控制信号发送到第一电磁阀和第二电磁阀，以使第一电磁阀和第二电磁阀导通，使氢气源中的高纯度氢气经过第一电磁阀流入吸附柱中吹扫吸水填料，并将吹扫吸水填料后生成的氢气与水的混合物经过第二电磁阀流入分水器。这样一来，吸附柱内的吸附填料可以在燃料电池系统开机供氢的过程中利用燃料电池系统中的高纯度氢气吹扫再生，以循环使用，节约成本。

43、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。