[发明专利]一种燃料电池系统的控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统的控制方法和装置，该方法包括：若距离排气阀下一次的开启时刻的时长不大于第一预设时长，锁定第一PWM信号的占空比；基于预设目标压力与氢气系统腔体的当前入堆氢气压力的第一差值使能旁通氢喷向氢气系统腔体供氢；根据排气阀的状态、所述当前入堆氢气压力和所述预设目标压力控制所述旁通氢喷；其中，所述排气阀是按照预设时间间隔开启的，第一PWM信号用于使能引射氢喷经所述引射器向所述氢气系统腔体供氢，从而在燃料电池系统运行过程中，对引射氢喷、旁通氢喷和排气阀进行协调控制，确保了无论排气阀是否打开，实际入堆氢气压力与目标入堆氢气压力的差值均在允许范围内，增强了燃料电池系统的鲁棒性。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池系统的控制方法和装置。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，由氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应生成水，将化学能转化为电能，同时伴随着效率损失而转化为热能。燃料电池系统是由燃料电池堆、空气供给系统、氢气供给系统、冷却系统和控制系统等组成，各系统协同工作确保燃料电池处于预期工作状态。

燃料电池系统在运行过程中，必须保持氢气系统腔体的入堆氢气压力为目标入堆氢气压力。由于氮气和水蒸气不断从燃料电池系统的空气侧向氢气侧渗透，导致氢气系统腔体的杂质气体浓度不断升高，必须间歇打开排气阀将杂质气体从氢气系统腔体中排出。排气阀打开期间，氢气系统腔体的入堆氢气压力快速降低，当入堆氢气压力过低时，将导致燃料电池系统的性能降低、寿命衰减。

对于引射器式氢气系统来说，取消了氢气循环泵，导致氢气系统腔体内的气体流动速度完全依赖于引射器的工作性能。引射器本身并不能完全补偿排气阀开启期间的入堆氢气压力下降。有方案指出，在引射器与引射氢喷支路的前端、后端并联一个旁通氢喷和旁通管路，但是，现有技术中并没有将引射氢喷、旁通氢喷、排气阀进行协调控制的方案，导致无法在燃料电池系统运行过程中保证氢气系统腔体内稳定的氢气压力。

因此，如何在在燃料电池系统运行过程中实现对引射氢喷、旁通氢喷、排气阀的协调控制，进而提高燃料电池系统的鲁棒性，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种燃料电池系统的控制方法，用以解决现有技术中在燃料电池系统运行过程中氢气系统腔体内的氢气压力稳定性差的技术问题。

该方法应用于包括氢气系统腔体、引射器、引射氢喷、旁通氢喷和排气阀的燃料电池系统中，包括：

若距离所述排气阀下一次的开启时刻的时长不大于第一预设时长，锁定第一PWM信号的占空比；

基于预设目标压力与所述氢气系统腔体的当前入堆氢气压力的第一差值使能所述旁通氢喷向所述氢气系统腔体供氢；

根据所述排气阀的状态、所述当前入堆氢气压力和所述预设目标压力控制所述旁通氢喷；

其中，所述排气阀是按照预设时间间隔开启的，所述第一PWM信号是根据所述第一差值确定的，所述第一PWM信号用于使能所述引射氢喷经所述引射器向所述氢气系统腔体供氢。

在本申请一些实施例中，基于预设目标压力与进入所述氢气系统腔体的当前入堆氢气压力的第一差值使能所述旁通氢喷向所述氢气系统腔体供氢，具体为：

根据所述第一差值确定第二PWM信号；

基于所述第二PWM信号使能所述旁通氢喷向所述氢气系统腔体供氢。

在本申请一些实施例中，在基于所述第二PWM信号使能所述旁通氢喷向所述氢气系统腔体供氢之后，所述方法还包括：

若达到所述开启时刻，开启所述排气阀；

若所述排气阀的开启持续时长达到第二预设时长，关闭所述排气阀；

其中，所述第二预设时长小于所述预设时间间隔。