[发明专利]燃料电池低温停机吹扫控制方法、系统、燃料电池及汽车

说明书

本发明公开了燃料电池技术领域的一种燃料电池低温停机吹扫控制方法、系统、燃料电池及汽车。所述方法包括：响应于进入关机吹扫程序的控制指令，采集并记录环境绝对湿度、进入燃料电池电堆的空气的入堆绝对湿度；根据采集的入堆绝对湿度，计算入堆绝对湿度的变化率；根据环境绝对湿度、入堆绝对湿度、入堆绝对湿度的变化率及给定的目标环境温度，按照设定的基于入堆绝对湿度的燃料电池低温停机吹扫逻辑确定吹扫时间；响应于吹扫时长达到确定的吹扫时间，停止吹扫程序，以便于进入关机程序。本发明提高了吹扫时间的控制精度，既可以防止过度吹扫，又能避免吹扫不足的情况发生。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池低温停机吹扫控制方法、系统、燃料电池及汽车。

背景技术

氢燃料电池反应物是氢气和空气中的氧气，产出的是电能和纯净的水，正是由于燃料电池工作时内部产生大量的水，导致在低温环境中存放和启动时会有一定的限制。当燃料电池车辆在低温下(低于0℃)停放时，燃料电池内部残留的水可能会结冰，如果膜电极内部的水结冰后容易形成冰晶，刺穿质子交换膜造成穿孔，此外结冰-融化多次循环后，会导致膜电极内部结构疏松，引起电性能变差，均属不可逆损伤，会影响燃料电池寿命；如果在双极板内部结冰，会影响空气和氢气传递到催化剂表面，如果面积较大，下一次燃料电池启动时会失败；如果在节气门、氢气循环泵、排氢阀等零部件处结冰，则会导致零部件卡滞，零部件功能失效会引起燃料电池无法正常启动和工作。

因此燃料电池正常工作后在低温下存储时，一定要通过气体吹扫的方式，将膜电极、双极板以及有水流经的各零部件处的液态水吹出，以此保证燃料电池电堆和系统在低温下存储时不会因结冰导致不可逆的损伤或者下次无法启动。

吹扫在系统内部分空气侧和氢气侧,空气侧是利用大流量的空气将双极板、电堆以及空气子系统中各处液态水吹出系统外部，待空气侧足够干后，氢气侧和质子交换膜中的水含量也会逐步降低至安全等级，从而在低温乃至高寒环境中存储时，保证电堆安全，一般而言存储温度越低，需要燃料电池内部各处水含量越低，同样吹扫条件下需要的吹扫时间也越长。现有技术中，对吹扫时间的控制不够精确，容易引起吹扫不足或过度吹扫的情况发生。过度吹扫一方面会降低电堆寿命和下次开机性能，另一方面会浪费电量(吹扫各零部件能耗)和氢气(吹扫过程中有排氢)。吹扫不足会导致电堆在低温下损坏，过度吹扫一方面会降低电堆寿命和下次开机性能，另一方面会浪费电量和氢气。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种燃料电池低温停机吹扫控制方法、系统、燃料电池及汽车，提高了吹扫时间的控制精度，既可以防止过度吹扫，又能避免吹扫不足的情况发生。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种燃料电池低温停机吹扫控制方法，包括：响应于进入关机吹扫程序的控制指令，采集并记录环境绝对湿度、进入燃料电池电堆的空气的入堆绝对湿度；根据采集的入堆绝对湿度，计算入堆绝对湿度的变化率；根据环境绝对湿度、入堆绝对湿度、入堆绝对湿度的变化率及给定的目标环境温度，按照设定的基于入堆绝对湿度的燃料电池低温停机吹扫逻辑确定吹扫时间；响应于吹扫时长达到确定的吹扫时间，停止吹扫程序，以便于进入关机程序。

进一步地，所述目标环境温度的确定方法，包括：(1)以采集的过去设定时间区间内的最低温度为目标环境温度；(2)以预报的当地未来设定时间区间内的最低环境温度为目标环境温度；(3)以人工输入的环境温度为目标环境温度。