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CN115133080B - 一种燃料电池控制方法和装置 - Google Patents

一种燃料电池控制方法和装置 Download PDF

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CN115133080B CN202210805861.1A CN202210805861A CN115133080B CN 115133080 B CN115133080 B CN 115133080B CN 202210805861 A CN202210805861 A CN 202210805861A CN 115133080 B CN115133080 B CN 115133080B
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Abstract

本发明涉及了一种燃料电池控制方法和装置，该方法包括：在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入电堆的空气量；当空气量小于第一阈值时，将第一出口的开度设置为100％，以使排氢阀排出的氢气经过第一出口全部汇入尾气管道；当空气量大于或等于第一阈值时，检测排氢阀出口处的氢气压力和空气管道中的空气压力，并根据氢气压力和空气压力的压力差设置第一出口的开度，以控制氢气通过第二出口进入空气管道的数量。这样，当空气量大于或等于第一阈值时，电堆中的催化剂已经被氧化，此时控制氢气通过第二出口进入空气管道，使得氢气被引入电堆的阴极侧，对被氧化的催化剂进行还原，使中毒的催化剂恢复活性，从而减缓了电堆性能衰减。

Description

一种燃料电池控制方法和装置
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池控制方法和装置。
背景技术
现有燃料电池的阴极侧的催化剂由于暴露在空气环境下，会导致催化剂逐步被氧化，催化剂活性降低，导致电堆性能衰减。同时空气中的CO等物质进入电堆阴极后，会使催化剂中毒而活性降低，从而导致电堆的性能衰减速度加快。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种燃料电池控制方法，所述方法应用于燃料电池控制系统的控制器，所述系统包括控制器、排氢阀、三通阀，所述三通阀包括第一入口、第一出口和第二出口，所述第一出口和所述第二出口的开度均可调节，所述第一出口和所述第二出口的开度总和为100％；所述排氢阀的出口与所述第一入口连接，所述第一出口与尾气管道连接，所述第二出口与空气管道连接，所述空气管道的出口为电堆的阴极侧，所述方法包括：
在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；
当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；
当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
可选的，所述根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，包括：
当所述氢气压力和所述空气压力的压力差小于第二阈值时，设置所述第一出口的开度为100％；
当所述压力差大于或等于所述第二阈值且小于第三阈值时，设置所述第一出口的开度为0％；
当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为m％；
当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，设置所述第一出口的开度为n％；
其中，所述第三阈值大于所述第二阈值，所述第四阈值大于所述第三阈值，m＜n。
可选的，当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值和当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，所述第一出口的开度通过以下方法确定：
获取所述第二出口的孔径和所述排氢阀出口处的压力差；
根据所述孔径和所述压力差，确定所述第二出口中单位时间内通过的氢气量；
确定所述单位时间内还原所述电堆中的催化剂所需的氢气量，得到目标氢气量；
根据所述目标氢气量和单位体积内通过的氢气量的比值，确定所述第二出口的开度；
根据所述第二出口的开度确定所述第一出口的开度，得到m或n的值。
可选的，当所述第二出口的孔径为8毫米时，m＝10，n＝20。
可选的，所述第二阈值的取值范围为5kpa±2kPa，所述第三阈值的取值范围为10kpa±2kPa，所述第四阈值的取值范围为20kpa±2kPa。
可选的，所述空气管道中的空气为经过中冷器降温的空气。
本发明第二方面提出一种燃料电池控制装置，所述装置应用于燃料电池控制系统的控制器，所述系统包括控制器、排氢阀、三通阀，所述三通阀包括第一入口、第一出口和第二出口，所述第一出口和所述第二出口的开度均可调节，所述第一出口和所述第二出口的开度总和为100％；所述排氢阀的出口与所述第一入口连接，所述第一出口与尾气管道连接，所述第二出口与空气管道连接，所述空气管道的出口为电堆的阴极侧，所述装置包括：
空气量计算模块，用于在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；
第一开度设置模块，用于当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；
第二开度设置模块，用于当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
可选的，所述第二开度设置模块具体用于：
当所述氢气压力和所述空气压力的压力差小于第二阈值时，设置所述第一出口的开度为100％；
当所述压力差大于或等于所述第二阈值且小于第三阈值时，设置所述第一出口的开度为0％；
当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为m％；
当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，设置所述第一出口的开度为n％；
其中，所述第三阈值大于所述第二阈值，所述第四阈值大于所述第三阈值，m＜n。
可选的，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述第二出口的孔径和所述排氢阀出口处的压力差；
第一氢气量确定模块，用于根据所述孔径和所述压力差，确定所述第二出口中单位时间内通过的氢气量；
第二氢气量确定模块，用于确定所述单位时间内还原所述电堆中的催化剂所需的氢气量，得到目标氢气量；
第二出口开度确定模块，用于根据所述目标氢气量和单位体积内通过的氢气量的比值，确定所述第二出口的开度；
第一出口开度确定模块，用于根据所述第二出口的开度确定所述第一出口的开度，得到m或n的值。
本发明实施例第三方面提出一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述的燃料电池控制方法。
本发明实施例第四方面提出一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如第一方面所述的燃料电池控制方法。
本发明实施例具有以下有益效果：
在本发明实施例中，在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。这样，当空气量大于或等于第一阈值时，电堆中的催化剂已经被氧化，此时控制氢气通过第二出口进入空气管道，使得氢气被引入电堆的阴极侧，对被氧化的催化剂进行还原，使中毒的催化剂恢复活性，从而减缓了电堆性能衰减。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池控制系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法的步骤流程图；
图3为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法的逻辑流程图；
图4为本方案和传统方案的系统性能衰减对比图；
图5为本发明实施例提供的一种燃料电池控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
本发明实施例中的燃料电池控制方法应用于燃料电池控制系统的控制器，所述系统包括控制器、排氢阀、三通阀，所述三通阀包括第一入口、第一出口和第二出口，所述排氢阀的出口与所述第一入口连接，所述第一出口与尾气管道连接，所述第二出口与空气管道连接，所述空气管道的出口为电堆的阴极侧。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池控制系统的示意图。
如图1所示，本发明实施例在燃料电池控制系统中增加三通阀。三通阀的开度由控制器进行控制。
在图1中，A表示三通阀的第一入口，B表示三通阀的第一出口，C表示三通阀的第二出口。排氢阀的出口与第一入口连接。
三通阀主要用于改变介质流向，其工作过程为：阀门打开，介质从A进入阀门，经B流出阀门；当管线需要介质流入时，开启执行机构，阀芯换向，介质A进C出，当管线不需要介质流入时，开启执行机构，阀门关闭截断介质。三通阀内部设置有一个阀杆，由阀杆控制第一出口和第二出口的开度，第一出口和第二出口的开度总和为100％。即在阀杆的控制下，当第一出口的开度为m％时，第二出口的开度为n％，m+n＝100。
可以理解，第一出口和第二出口的开度也可以使用阀杆以外的其他器件来调节，本发明实施例对此不做具体限定。
三通阀的第一出口与尾气管道连接，三通阀的第二出口与空气管道连接，空气管道的出口为电堆的阴极侧。
本方案可在适当的时候将排氢阀排出的氢气通过三通阀引入电堆的阴极侧，从而使用氢气来还原被氧化的催化剂和发生中毒的催化剂，从而在运行过程中恢复电堆部分性能，减缓电堆性能衰减。
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法的步骤流程图。
步骤101、在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量。
燃料电池，是借助于电池内的电化学反应，将化学能量转化为电能的装置。具体地，向燃料电池的阳极供给氢气等阳极反应物质，向阴极供给氧气等阴极反应物质，燃料电池就可以连续不断地发电。
但是，燃料电池的阴极侧的催化剂由于暴露在空气环境下，会导致催化剂逐步被氧化，催化剂活性降低，导致电堆性能衰减。同时空气中的CO等物质进入电堆阴极后，会使催化剂中毒而活性降低，从而导致电堆的性能衰减速度加快。
为了解决催化剂氧化和催化剂中毒的问题，在方案在确定电堆启动完成后，开始持续检测进入电堆的空气量。
进入电堆的空气量可以根据空气管道的累计开通时间、空气管道中的空气密度以及空气管道的体积三者相乘来计算。
步骤102、当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道。
由于电堆阴极侧的催化剂会随着暴露在氧气环境中的时长逐步被氧化，因此，可以通过实验测定第一阈值Q1，具体地，通过实验测定，第一阈值可以为300-400kg。当进入电堆的累计空气量未达到第一阈值时，催化剂还未被氧化或被氧化的并不严重，催化剂的中毒现象也并不严重，不需要进行干涉处理。
此时将第一出口的开度设置为100％，这样，第二出口的开度变为0％，排氢阀排出的氢气经过三通阀的第一出口全部汇入尾气管道，第二出口因为开度为0％，将不会有氢气从第二出口进入空气管道。采用将氢气全部排入尾气管道的方法，对电堆的化学反应暂时不进行任何干涉。
步骤103、当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
在本发明实施例中，当进入电堆的累计空气量达到第一阈值之后，催化剂被氧化的程度增加，催化剂中毒现象也加重，导致电堆的性能开始衰减，此时需要使用干涉措施对催化剂进行还原。
可以通过将排氢阀排出的氢气引入电堆的方式，使用氢气对催化剂氧化的部分进行还原，同时氢气也可以对已经产生中毒现象的催化剂进行还原。但同时由于空气管道通过三通阀与氢气管道连接，当空气管道中的气体压力大于氢气管道中的气体压力时，会发生空气进入氢气管道的现象，空气进入氢气管道将会引起氢气爆炸。
因此，为了防止空气进入氢气管道，需要检测排氢阀出口处的氢气压力和空气管道中的空气压力，并根据氢气压力和空气压力的压力差设置第一出口的开度，以保证在空气不会进入氢气管道的前提下，使氢气安全地进入空气管道，进而使氢气对催化剂氧化的部分和中毒的部分进行安全还原。
同时，当氢气压力比空气压力大很多时，说明氢气管道的氢气密度较大，只将第二出口开启部分的开度，即可以使足够的氢气进入电堆。并且，此时若将所有的氢气都引入电堆，会使气体浓度过大，发生爆炸反应。
因此，根据压力差将第一出口和第二出口的开度设置在合适的范围内，可以使氢气安全地对催化剂进行还原。
综上，在本发明实施例中，在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。这样，当空气量大于或等于第一阈值时，电堆中的催化剂已经被氧化，此时控制氢气通过第二出口进入空气管道，使得氢气被引入电堆的阴极侧，对被氧化的催化剂进行还原，使中毒的催化剂恢复活性，从而减缓了电堆性能衰减。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，包括以下步骤201-步骤204：
步骤201、当所述氢气压力和所述空气压力的压力差小于第二阈值时，设置所述第一出口的开度为100％；
在本发明实施例中，压力差＝氢气压力-空气压力。当压力差小于第二阈值时，氢气压力比空气压力高的程度有限，空气管道的空气有进入氢气管道的可能性。此时，为了防止空气进入氢气管道，将第一出口的开度设置为100％，使得氢气管道的氢气全部从废弃管道中排出。此时，第二出口的开度为0％，将不会有任何空气从第二出口进入氢气管道。
步骤202、当所述压力差大于或等于所述第二阈值且小于第三阈值时，设置所述第一出口的开度为0％；
当压力差大于或等于第二阈值且小于第三阈值时，氢气压力比空气压力高得较多，此时不会发生空气进入氢气管道的现象，因此，可以将第一出口的开度设置为0％，此时第二出口的开度为100％。氢气管道的氢气可以从第二出口全部进入空气管道到达电堆的阴极侧，从而可以安全的对电堆中的催化剂进行还原。
步骤203、当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为m％。
当压力差大于或等于第三阈值且小于第四阈值时，氢气压力比空气压力大很多，此时氢气管道的氢气密度较大，只将第二出口开启部分的开度，即可以使足够的氢气进入电堆。并且，此时若将所有的氢气都引入电堆，会使气体浓度过大，发生爆炸反应。
因此，将第一出口的开度设置为m％，此时第二出口的开度为(100-m)％，这样，就可以使氢气安全有效地对催化剂进行还原。
步骤204、当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，设置所述第一出口的开度为n％；其中，所述第三阈值大于所述第二阈值，所述第四阈值大于所述第三阈值，m＜n。
当压力差大于或等于第四阈值时，说明氢气压力比步骤203中更高，此时可以进一步增大第一出口的开度，以减小第二出口的开度，使氢气进入空气管道的速度更慢一点。
此时，将第一出口的开度设置为n％，则第二出口的开度为(100-n)％，m＜n，这样，就可以使氢气安全有效地对催化剂进行还原。
在步骤201-步骤204中，根据氢气压力和空气压力的压力差设置第一出口的开度和第二出口的开度，可以控制氢气通过第二出口进入空气管道的数量，使氢气的进入量控制在合理的范围内，从而安全有效地对催化剂进行还原。
在一种可能的实施方式中，当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值和当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，所述第一出口的开度通过以下方法确定：
步骤301、获取所述第二出口的孔径和所述排氢阀出口处的压力差；
步骤302、根据所述孔径和所述压力差，确定所述第二出口中单位时间内通过的氢气量；
步骤303、确定所述单位时间内还原所述电堆中的催化剂所需的氢气量，得到目标氢气量；
步骤304、根据所述目标氢气量和单位体积内通过的氢气量的比值，确定所述第二出口的开度；
步骤305、根据所述第二出口的开度确定所述第一出口的开度，得到m或n的值。在本发明实施例中，进入空气管道的空气的数量除了与第二出口的开度有关，还与第二出口的孔径有关。
在步骤301-步骤305中，可以预先测量第二出口的孔径，并检测排氢阀出口处的压力差。由于三通阀密封，排氢阀出口处的压力差即为第二出口中的氢气压力，根据第二出口中的氢气压力和第二出口的外径，得到第二出口中单位时间内通过的氢气量。
此外，计算电堆中已被氧化的催化剂的量，确定单位时间内还原被氧化的催化剂所需的氢气量，得到目标氢气量。
然后，根据目标氢气量和单位时间内通过的氢气量之间的比值，确定第二出口的开度。例如，目标氢气量为80，单位时间内通过的氢气量为100，则第二出口的开度为80/100＝80％。
然后，根据第一出口的开度＝100％-第二出口的开度，确定第一出口的开度。例如，上述示例中第一出口的开度＝100％-80％＝20％。
具体地，若排氢阀出口处的压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值，则步骤305算出的值为m的值；若排氢阀出口处的压力差大于或等于所述第四阈值，则步骤305算出的值为n的值。
在一种可能的实施方式中，当所述第二出口的孔径为8毫米时，m＝10，n＝20。
在本发明实施例中，当第二出口的孔径为8毫米时，结合压力差，测算出第二出口的孔径的开度，得出：
在第二出口的孔径为8毫米的情况下，当压力差大于或等于第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为10％；当压力差大于或等于第四阈值时，设置第一出口的开度为20％。
在一种可能的实施方式中，所述第二阈值为5kpa±2kPa，所述第三阈值为10kpa±2kPa，所述第四阈值为20kpa±2kPa。
在本发明实施例中，可以根据电堆的实际情况设置第二阈值、第三阈值、第四阈值。本方案中，第二阈值、第三阈值、第四阈值的取值范围可以分别为5kpa±2kPa、10kpa±2kPa、20kpa±2kPa。
第二阈值、第三阈值、第四阈值具体为对应取值范围中的哪个值，可以进一步根据实际情况选择。
例如，第二阈值、第三阈值、第四阈值可以分别取中间值，得到：
当氢气压力和空气压力的压力差小于5kpa时，设置第一出口的开度为100％；
当压力差大于或等于5kpa且小于10kpa时，设置第一出口的开度为0％；
当压力差大于或等于10kpa且小于20kpa时，设置第一出口的开度为10％；
当压力差大于或等于20kpa时，设置第一出口的开度为20％。
在一种可能的实施方式中，所述空气管道中的空气为经过中冷器降温的空气。
在本发明实施例中，空气在进入电堆前，先经过空压机进行加压，加压之后温度升高，使用中冷器中的水来降低进气温度，中冷降温之后的空气通入空气管道，再由空气管道进入电堆。
因此，氢气从第二出口进入空气管路，该空气管路中填充的是经过中冷降温后的空气。
图3为本发明实施例提供的一种燃料电池控制方法的逻辑流程图。
如图3所示，当电堆启动之后，FCCU(控制器)开始计算进入电堆的累计空气量，并判断累计空气量是否达到Q1。若累计空气量未达到Q1，则将三通阀的第一出口的开度设置为100％，使排氢阀排出的氢气全部汇入尾气。
若累计空气量达到Q1，则确定三通阀的开度α，以控制氢气进入空气管道的数量，以使氢气对电堆中的催化剂进行还原。
图4为本方案和传统方案的系统性能衰减对比图。
如图4所示，在相同工况下对本方案和传统方案的系统性能衰减进行对比。在经过1200小时的试验循环，每隔100小时记录一次在1.0A/cm2的电堆平均电压，电堆平均电压表示了系统的性能衰减情况，平均电压越高，则系统衰减的程度越小。
由图4可看出，通过1200小时的工况循环，使用本方法将氢气引入阴极的系统性能衰减明显小于正常工况的系统。
图5为本发明实施例提供的一种燃料电池控制装置的结构框图。所述装置应用于燃料电池控制系统的控制器，所述装置300包括：
空气量计算模块301，用于在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；
第一开度设置模块302，用于当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；
第二开度设置模块303，用于当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现本发明实施例中所述的燃料电池控制方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现本发明实施例中所述的燃料电池控制方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池控制方法，其特征在于，所述方法应用于燃料电池控制系统的控制器，所述系统包括控制器、排氢阀、三通阀，所述三通阀包括第一入口、第一出口和第二出口，所述第一出口和所述第二出口的开度均可调节，所述第一出口和所述第二出口的开度总和为100％；所述排氢阀的出口与所述第一入口连接，所述第一出口与尾气管道连接，所述第二出口与空气管道连接，所述空气管道的出口为电堆的阴极侧，所述方法包括：
在确定所述电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；
当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；
当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，包括：
当所述氢气压力和所述空气压力的压力差小于第二阈值时，设置所述第一出口的开度为100％；
当所述压力差大于或等于所述第二阈值且小于第三阈值时，设置所述第一出口的开度为0％；
当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为m％；
当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，设置所述第一出口的开度为n％；
其中，所述第三阈值大于所述第二阈值，所述第四阈值大于所述第三阈值，m＜n。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值和当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，所述第一出口的开度通过以下方法确定：
获取所述第二出口的孔径和所述排氢阀出口处的压力差；
根据所述孔径和所述压力差，确定所述第二出口中单位时间内通过的氢气量；
确定所述单位时间内还原所述电堆中的催化剂所需的氢气量，得到目标氢气量；
根据所述目标氢气量和单位体积内通过的氢气量的比值，确定所述第二出口的开度；
根据所述第二出口的开度确定所述第一出口的开度，得到m或n的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述第二出口的孔径为8毫米时，m＝10，n＝20。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二阈值的取值范围为5kPa±2kPa，所述第三阈值的取值范围为10kpa±2kPa，所述第四阈值的取值范围为20kpa±2kPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气管道中的空气为经过中冷器降温的空气。
7.一种燃料电池控制装置，其特征在于，所述装置应用于燃料电池控制系统的控制器，所述系统包括控制器、排氢阀、三通阀，所述三通阀包括第一入口、第一出口和第二出口，所述第一出口和所述第二出口的开度均可调节，所述第一出口和所述第二出口的开度总和为100％；所述排氢阀的出口与所述第一入口连接，所述第一出口与尾气管道连接，所述第二出口与空气管道连接，所述空气管道的出口为电堆的阴极侧，所述装置包括：
空气量计算模块，用于在确定电堆处于启动状态的情况下，计算累计进入所述电堆的空气量；
第一开度设置模块，用于当所述空气量小于第一阈值时，将所述第一出口的开度设置为100％，以使所述排氢阀排出的氢气经过所述第一出口全部汇入所述尾气管道；
第二开度设置模块，用于当所述空气量大于或等于所述第一阈值时，检测所述排氢阀出口处的氢气压力和所述空气管道中的空气压力，并根据所述氢气压力和所述空气压力的压力差设置所述第一出口的开度，以控制所述氢气通过所述第二出口进入所述空气管道的数量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二开度设置模块具体用于：
当所述氢气压力和所述空气压力的压力差小于第二阈值时，设置所述第一出口的开度为100％；
当所述压力差大于或等于所述第二阈值且小于第三阈值时，设置所述第一出口的开度为0％；
当所述压力差大于或等于所述第三阈值且小于第四阈值时，设置所述第一出口的开度为m％；
当所述压力差大于或等于所述第四阈值时，设置所述第一出口的开度为n％；
其中，所述第三阈值大于所述第二阈值，所述第四阈值大于所述第三阈值，m＜n。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-6任一项所述的燃料电池控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1-6任一项所述的燃料电池控制方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101622748A (zh) * 2007-03-01 2010-01-06 丰田自动车株式会社 燃料电池系统、电极催化剂的老化判断方法及移动体
CN103579645A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 现代自动车株式会社 恢复燃料电池性能的方法
KR20150050289A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 현대자동차주식회사 극치환을 이용한 연료전지의 성능 회복 방법
CN108206294A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 现代自动车株式会社 控制燃料电池系统的驱动的方法
CN111106369A (zh) * 2019-12-13 2020-05-05 潍柴动力股份有限公司 燃料电池的排杂方法、排杂装置及排杂系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015079729A (ja) * 2013-10-14 2015-04-23 現代自動車株式会社 燃料電池スタックの性能回復方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101622748A (zh) * 2007-03-01 2010-01-06 丰田自动车株式会社 燃料电池系统、电极催化剂的老化判断方法及移动体
CN103579645A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 现代自动车株式会社 恢复燃料电池性能的方法
KR20150050289A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 현대자동차주식회사 극치환을 이용한 연료전지의 성능 회복 방법
CN108206294A (zh) * 2016-12-16 2018-06-26 现代自动车株式会社 控制燃料电池系统的驱动的方法
CN111106369A (zh) * 2019-12-13 2020-05-05 潍柴动力股份有限公司 燃料电池的排杂方法、排杂装置及排杂系统

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