一種燃料電池的關機方法及裝置與流程

本發明涉及能量管理，尤其涉及一種燃料電池的關機方法及裝置。

背景技術：

1、燃料電池是一種將燃料的化學能直接轉化為電能的裝置，因其高效率和無污染的特點而具備廣闊的發展潛力和應用前景。目前，最為成熟且應用廣泛的燃料電池類型是質子交換膜燃料電池。其工作原理是通過氫氣和氧氣的電化學反應生成水和電子，從而將化學能轉化為電能。

2、作為燃料電池系統的核心部件，電堆的使用壽命和衰減問題一直是結構設計和軟件控制中的重要關注點。為提高電堆壽命，通常在結構設計階段需要滿足氫氣、空氣和水的工作條件，確保電堆在最佳工作區間運行，避免諸如欠氣、水淹等問題對其壽命造成影響。此外，優化軟件控制策略，特別是改進燃料電池系統的開關機策略，對于延長電堆壽命也至關重要。

3、目前較為常見的關機策略由于存在如延遲放電控制功能、氫氣和空氣管理不善、冷卻和吹掃不足、儲氫系統關閉不當以及整體策略實施復雜等問題，可能會影響電堆的使用壽命和系統的長期性能。

技術實現思路

1、本發明提供一種燃料電池的關機方法及裝置，用于充分消耗關機階段殘余空氣，從而提高燃料電池的電堆壽命。

2、第一方面，本發明提供了一種燃料電池的關機方法，包括：

3、響應于關機指令，啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值；

4、啟動空壓機對所述目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在所述氫空帶載吹掃過程中，所述空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值；

5、調整陰極側的背壓閥開度和陽極側的排氣閥開閉間隔時間，直至在所述實時轉速下所述陰極側和所述陽極側的入口壓力高于電堆操作條件下的怠速工況壓力值；

6、執行放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值；

7、關閉所述放電控制功能，并對所述陽極側進行保壓，直至所述關機指令執行完畢。

8、可選地，響應于關機指令，啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值，包括：

9、響應于所述關機指令，設計需求功率值，并啟動所述冷卻系統；

10、通過所述冷卻系統，按照所述需求功率值對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于所述溫度閾值。

11、可選地，啟動空壓機對所述目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在所述氫空帶載吹掃過程中，所述空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值，包括：

12、基于所述需求功率值，設定放電工作電流；

13、控制所述空壓機按照所述放電工作電流進行氫空帶載吹掃，直至在所述空壓機的實時轉速大于所述怠速工況下的轉速設定值。

14、可選地，執行放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值，包括：

15、依次關閉所述空壓機、背壓閥及截止閥；

16、持續進行所述放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或所述放電時長超出放電時長閾值。

17、可選地，對所述陽極側進行保壓具體為：

18、關閉排氣閥，并打開進氫電磁閥與比例閥，設定氫空入口壓力壓差為預設壓差；

19、對所述陽極進行保壓之后，還包括：

20、依次關閉所述進氫電磁閥、所述比例閥及氫氣循環泵。

21、第二方面，本發明提供了一種燃料電池的關機裝置，包括：

22、響應模塊，用于響應于關機指令，啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值；

23、氫空帶載吹掃模塊，用于啟動空壓機對所述目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在所述氫空帶載吹掃過程中，所述空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值；

24、調整模塊，用于調整陰極側的背壓閥開度和陽極側的排氣閥開閉間隔時間，直至在所述實時轉速下所述陰極側和所述陽極側的入口壓力高于電堆操作條件下的怠速工況壓力值；

25、放電控制功能模塊，用于執行放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值；

26、保壓模塊，用于關閉所述放電控制功能，并對所述陽極側進行保壓，直至所述關機指令執行完畢。

27、可選地，所述響應模塊包括：

28、冷卻系統啟動子模塊，用于響應于所述關機指令，設計需求功率值，并啟動所述冷卻系統；

29、冷卻散熱子模塊，用于通過所述冷卻系統，按照所述需求功率值對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于所述溫度閾值。

30、第三方面，本發明提供一種電子設備，包括處理器以及存儲器，所述存儲器存儲有計算機可讀取指令，當所述計算機可讀取指令由所述處理器執行時，運行如上述第一方面提供的所述方法中的步驟。

31、第四方面，本發明提供一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時運行如上述第一方面提供的所述方法中的步驟。

32、第五方面，本發明提供一種計算機程序產品，包括計算機程序/指令，所述計算機程序被處理器執行時運行如上述第一方面提供的所述方法中的步驟。

33、從以上技術方案可以看出，本發明具有以下優點：

34、本發明提供了一種燃料電池的關機方法及裝置，方法包括：響應于關機指令，啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值；啟動空壓機對所述目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在所述氫空帶載吹掃過程中，所述空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值；調整陰極側的背壓閥開度和陽極側的排氣閥開閉間隔時間，直至在所述實時轉速下所述陰極側和所述陽極側的入口壓力高于電堆操作條件下的怠速工況壓力值；執行放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值；關閉所述放電控制功能，并對所述陽極側進行保壓，直至所述關機指令執行完畢。通過提前執行放電控制功能流程耗氧保氫，充分消耗關機階段殘余空氣，既能優化下次開機時的氫空界面，又能縮短關機流程總時長，從而提升用戶體驗。

技術特征：

1.一種燃料電池的關機方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的燃料電池的關機方法，其特征在于，響應于關機指令，啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至所述目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值，包括：

3.根據權利要求2所述的燃料電池的關機方法，其特征在于，啟動空壓機對所述目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在所述氫空帶載吹掃過程中，所述空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值，包括：

4.根據權利要求2所述的燃料電池的關機方法，其特征在于，執行放電控制功能，直至所述陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值，包括：

5.根據權利要求2所述的燃料電池的關機方法，其特征在于，對所述陽極側進行保壓具體為：

6.一種燃料電池的關機裝置，其特征在于，包括：

7.根據權利要求6所述的燃料電池的關機裝置，其特征在于，所述響應模塊包括：

8.一種電子設備，其特征在于，包括處理器以及存儲器，所述存儲器存儲有計算機可讀取指令，當所述計算機可讀取指令由所述處理器執行時，運行如權利要求1-5任一項所述的方法。

9.一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時運行如權利要求1-5任一項所述的方法。

10.一種計算機程序產品，包括計算機程序/指令，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現權利要求1-5中任一項所述的方法。

技術總結
本申請提供的一種燃料電池的關機方法及裝置，方法包括：啟動冷卻系統對目標燃料電池進行冷卻散熱，直至目標燃料電池的實時溫度低于預設的溫度閾值；啟動空壓機對目標燃料進行氫空帶載吹掃，直至在氫空帶載吹掃過程中，空壓機的實時轉速大于怠速工況下的轉速設定值；調整陰極側的背壓閥開度和陽極側的排氣閥開閉間隔時間，直至在實時轉速下所述陰極側和所述陽極側的入口壓力高于電堆操作條件下的怠速工況壓力值；執行放電控制功能，直至陰極側的氧氣含量低于含量閾值，和/或放電時長超出放電時長閾值；關閉放電控制功能，并對陽極側進行保壓，直至關機指令執行完畢。從而既能優化下次開機時的氫空界面，又能縮短關機流程總時長。

技術研發人員：張志文,王樹忠,潘光云,張福忠
受保護的技術使用者：國能新朔鐵路有限責任公司機務分公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14