專利名稱：一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡(jiǎn)稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導(dǎo)電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細(xì)小分散的引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導(dǎo)電物體將發(fā)生電化學(xué)發(fā)應(yīng)過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到電子，形成負(fù)離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學(xué)反應(yīng)就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會(huì)相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負(fù)離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達(dá)
陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導(dǎo)電的極板中間，每塊導(dǎo)流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機(jī)械銑刻，形成至少一條以上的導(dǎo)流槽。這些導(dǎo)流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導(dǎo)流極板上的流體孔道與導(dǎo)流槽分別將燃料和氧化劑導(dǎo)入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個(gè)膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導(dǎo)流板與陰極氧化劑的導(dǎo)流板。這些導(dǎo)流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機(jī)械支撐，導(dǎo)流板上的導(dǎo)流槽又作為燃料與氧化劑進(jìn)入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運(yùn)行過程中生成的水的通道。
為了增大整個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個(gè)或兩個(gè)以上的單電池通?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個(gè)膜電極的陽極導(dǎo)流面，而另一面又可作為另一個(gè)相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個(gè)電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個(gè)典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導(dǎo)流進(jìn)口和導(dǎo)流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個(gè)陽極、陰極面的導(dǎo)流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進(jìn)出口與導(dǎo)流通道，將冷卻流體均勻分布到各個(gè)電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學(xué)放熱反應(yīng)生成的熱吸收并帶出電池組進(jìn)行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應(yīng)的導(dǎo)流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時(shí)，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進(jìn)出口都開在燃料電池組的一個(gè)端板上或兩個(gè)端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池可用作車、船等運(yùn)載工具的動(dòng)力系統(tǒng)，又可用作移動(dòng)式、固定式的發(fā)電裝置。
質(zhì)子交換膜燃料電池可用作車、船動(dòng)力系統(tǒng)或移動(dòng)式和固定式發(fā)電站時(shí)，必須包括電池堆、燃料氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、冷卻散熱子系統(tǒng)、自動(dòng)控制及電能輸出各個(gè)部分。
圖1為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，在圖1中1為燃料電池堆，2為儲(chǔ)氫瓶或其他儲(chǔ)氫裝置，3為減壓閥，4為空氣過濾裝置，5為空氣壓縮供應(yīng)裝置，6’、6為水-汽分離器，7為水箱，8為冷卻流體循環(huán)泵，9為散熱器，10為氫循環(huán)泵，11、12為增濕裝置。
按照目前典型的上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的原理或原則，例如上海神力科技有限公司的發(fā)明專利“一種帶有動(dòng)態(tài)控制裝置的燃料電池”，中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410016609.4；200420020471.0。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的控制器，通過對(duì)燃料電池工作溫度、輸出功率需求進(jìn)行監(jiān)控并計(jì)算，確定對(duì)氫氣流量、空氣流量的控制，使燃料電池堆在任何功率輸出要求的功況下實(shí)現(xiàn)1.輸出功率與工作溫度的關(guān)聯(lián)控制；2.輸出功率與氫氣流量、空氣流量的關(guān)聯(lián)控制，其中氫氣流量與空氣流量按輸出功率要求計(jì)量比分別是1.2、2.0控制；3.氫氣流量與空氣流量分別與相應(yīng)的可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增濕調(diào)節(jié)控制的增濕裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)動(dòng)態(tài)控制，使進(jìn)入燃料電池堆中的任何流量下的氫氣、空氣都保持最佳相對(duì)濕度(70％～95％中間的某一數(shù)值)；4.根據(jù)外界天氣溫度與濕度的情況，調(diào)節(jié)與控制方法同第(3)點(diǎn)，并達(dá)到與第(3)點(diǎn)相同的目的。最終目的是使燃料電池堆在任何功率輸出要求的功況下實(shí)現(xiàn)高效能運(yùn)行與在最佳工作條件下運(yùn)行，燃料電池堆可以有最佳的燃料效率。
上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制的原理與原則，就是實(shí)現(xiàn)按照燃料電池的運(yùn)行參數(shù)，在不同的工作溫度、環(huán)境、功率輸出要求等進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控與計(jì)算，并按設(shè)定目標(biāo)值進(jìn)行控制達(dá)到燃料電池在最佳工作條件及高效率的運(yùn)行。
其中輸出功率與氫氣流量、空氣流量的關(guān)聯(lián)控制，氫氣流量按輸出功率要求計(jì)量比1.2；空氣流量按輸出功率要求計(jì)量比2.0～2.5控制非常重要，否則在過大流量的氫氣、空氣狀況下長時(shí)間運(yùn)行，不但會(huì)使整個(gè)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)總體效率降低，還會(huì)使燃料電池運(yùn)行條件處于不正常狀態(tài)，嚴(yán)重的情況會(huì)使燃料電池性能降低，甚至是不可逆地性能損失。
上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)地動(dòng)態(tài)目標(biāo)控制雖然可以確保整個(gè)燃料電池長時(shí)間運(yùn)行，而且可以達(dá)到處于高效率狀態(tài)但也有如下技術(shù)缺陷1.當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)進(jìn)而進(jìn)入怠速狀態(tài)時(shí)(此時(shí)，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率為零)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)目標(biāo)控制要求燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中空氣、氫氣流量很小，僅支持發(fā)電系統(tǒng)本身地一些功率消耗器件運(yùn)行。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在長時(shí)間停止工作而重新起動(dòng)時(shí)，極有可能經(jīng)過天氣環(huán)境的溫度變化，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的空氣、氫氣供應(yīng)與排放、循環(huán)子系統(tǒng)內(nèi)部極易冷凝出現(xiàn)積水。此時(shí)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)后仍處于怠速狀態(tài)，氫氣供應(yīng)循環(huán)與空氣供應(yīng)、排放都很小，無法將內(nèi)部積水排出。
2.當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過大功率工作后產(chǎn)生了大量地產(chǎn)物水但又迅速進(jìn)入怠速狀態(tài)又進(jìn)而關(guān)機(jī)時(shí)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的空氣、氫氣供應(yīng)與排放、循環(huán)子系統(tǒng)內(nèi)部地產(chǎn)物水并沒有排干凈，會(huì)積累在燃料電池內(nèi)部。
上述二神情況都會(huì)造成燃料電池內(nèi)部積水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將燃料電池堆中的某些空氣、氫氣導(dǎo)流槽堵塞，從而影響燃料電池的運(yùn)行穩(wěn)定性。某個(gè)單電池中地氫氣導(dǎo)流槽中堵水或空氣導(dǎo)流槽中堵水會(huì)造成該單電池處于燃料氫或空氣供應(yīng)不足地饑餓狀態(tài)，該單電池性能將急劇下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致該電極反極而燒毀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，該方法可消除燃料電池內(nèi)部積水現(xiàn)象，疏通導(dǎo)流槽，從而提高燃料電池的運(yùn)行穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間間隔在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與停機(jī)時(shí)進(jìn)行特定運(yùn)行操作，該特定運(yùn)行操作包括在每次起動(dòng)與準(zhǔn)備關(guān)閉燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，并在該發(fā)電系統(tǒng)自檢正常進(jìn)入怠速狀態(tài)后，將氫氣供應(yīng)與循環(huán)，空氣供應(yīng)與排放按正常計(jì)量比1.2、2.0～2.5的5～20倍控制運(yùn)行3～300秒的時(shí)間。
所述的控制系統(tǒng)包括CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器、指令控制器、CAN/485轉(zhuǎn)換器、空氣泵變頻器、空氣泵、單片機(jī)控制器、氫氣排水電磁閥、氫氣循環(huán)泵、CAN卡、監(jiān)控PC，所述的CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2總線與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)上層控制器CAN1總線間互傳數(shù)據(jù)，所述的指令控制器控制接收CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)控制整個(gè)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，所述的空氣變頻器通過CAN/485轉(zhuǎn)換器接收指令控制器的命令控制空氣泵轉(zhuǎn)速，所述的單片機(jī)控制器接收指令控制器的命令控制氫氣排水電磁閥開關(guān)及氫氣循環(huán)泵的氫氣循環(huán)速度，所述的監(jiān)控PC通過CAN卡接收與記錄指令控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)并提供人工監(jiān)視。
所述的CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器又稱網(wǎng)橋，上層控制器CAN1網(wǎng)絡(luò)的波特率和數(shù)據(jù)格式都與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2網(wǎng)絡(luò)不同，包括上層控制器發(fā)送起動(dòng)、停機(jī)信號(hào)及傳輸故障代碼都須經(jīng)網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換。
所述的指令控制器探測(cè)CAN2網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)區(qū)分短時(shí)關(guān)機(jī)和長時(shí)間關(guān)機(jī)，在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，若上層控制器發(fā)出短時(shí)關(guān)機(jī)指令，則指令控制器執(zhí)行短暫的空氣泵及氫氣循環(huán)泵提速操作，若上層控制器發(fā)出長時(shí)間關(guān)機(jī)指令，則指令控制器執(zhí)行長時(shí)間空氣泵提速與氫氣循環(huán)泵提速操作。
所述的監(jiān)視PC可接受人工操作指令，通過CAN卡向指令控制器發(fā)出使空氣泵、氫氣循環(huán)泵提速以及氫氣排水電磁閥開關(guān)的操作指令。
本發(fā)明控制方法根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間間隔在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與停機(jī)時(shí)進(jìn)行特殊運(yùn)行操作控制。一般來說，每次起動(dòng)時(shí)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)自檢正常并進(jìn)入怠速狀態(tài)后，氫氣供應(yīng)與循環(huán)、空氣供應(yīng)與排放將按正常計(jì)量比1.2、2.0～2.5的5～20倍控制運(yùn)行3秒～300秒的時(shí)間，以確保燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中氫氣、空氣子系統(tǒng)內(nèi)部所有積水被大流量的氫氣空氣帶出，不造成滯留。


圖1為現(xiàn)有燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明控制方法的操作示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1如圖2所示，一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器、指令控制器、CAN/485轉(zhuǎn)換器、空氣泵(控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的)變頻器、空氣泵M1(電機(jī))、單片機(jī)控制器、氫氣排水電磁閥、氫氣循環(huán)泵M2、CAN卡、監(jiān)控(電腦)PC等。CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器又叫網(wǎng)橋，用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2總線與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)上層控制器CAN1總線間互傳數(shù)據(jù)。上層控制器CAN1網(wǎng)絡(luò)的波特率和數(shù)據(jù)格式都與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2網(wǎng)絡(luò)不同，如上層控制器發(fā)送開機(jī)、停機(jī)信號(hào)及傳輸故障代碼等都須要網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換?？諝獗米冾l器可以通過CAN/485轉(zhuǎn)換器接收指令控制器的命令控制空氣泵電機(jī)速度，單片機(jī)控制器可以接收指令控制器的命令，控制氫氣排水電磁閥開關(guān)及氫氣循環(huán)泵的氫氣循環(huán)速度，指令控制器控制接收CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)控制整個(gè)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)開機(jī)和關(guān)機(jī)及運(yùn)行狀態(tài)，并通過CAN卡傳輸給監(jiān)控PC，以記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)和提供人工監(jiān)視。
指令控制器探測(cè)CAN2網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)區(qū)分暫時(shí)關(guān)機(jī)和長時(shí)間關(guān)機(jī)。因上層控制器控制的暫時(shí)關(guān)機(jī)則指令控制器在下一次開機(jī)時(shí)執(zhí)行非常短暫的空氣泵M1及氫氣循環(huán)泵M2提速程序，上層控制器認(rèn)為冷機(jī)長時(shí)間停機(jī)后啟動(dòng)，在開、關(guān)機(jī)時(shí)自動(dòng)控制空氣泵變頻器提高空氣流量，執(zhí)行長時(shí)間空氣泵提速與氫氣泵提速程序。特殊情況可以在任何時(shí)候通過監(jiān)控PC實(shí)現(xiàn)空氣泵提速，帶出過量液態(tài)水，提速的同時(shí)可控制單片機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)氫氣循環(huán)泵和氫氣排水電磁閥提高氫氣流量。
本實(shí)施例1為對(duì)一種50KW的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行起動(dòng)與停機(jī)運(yùn)行的控制方法，按正常流量計(jì)量比氫氣1.2；空氣2.0實(shí)行流量目標(biāo)控制；在怠速狀態(tài)下，氫氣與空氣在燃料電池堆中總流量分別是20升/分鐘與100升/分鐘；在滿荷50KW輸出時(shí)分別是600升/分鐘、2.5立方米/分鐘。當(dāng)控制系統(tǒng)探測(cè)到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間已超過12小時(shí)，在該發(fā)電系統(tǒng)重新起動(dòng)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)控制器自檢正常，進(jìn)而轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)時(shí)，控制器馬上啟動(dòng)特別程序，在怠速狀態(tài)下將氫氣、空氣流量提升到400升/分鐘、2000升/分鐘，持續(xù)時(shí)間60秒。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)探測(cè)到停機(jī)時(shí)間為5分鐘時(shí)，重新起動(dòng)后，系統(tǒng)控制器自檢正常，進(jìn)而轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)，馬上啟動(dòng)特別程序，在怠速狀態(tài)下將氫氣、空氣流量提升到400升/分鐘、2000升/分鐘，持續(xù)時(shí)間為3秒。
每次燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)前進(jìn)入怠速狀態(tài)并將氫氣、空氣流量提升到400升/分鐘、2000升/分鐘，持續(xù)時(shí)間為10秒，然后關(guān)機(jī)。
實(shí)施例2如圖2所示，一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與實(shí)施例1基本相同。所不同的是當(dāng)控制系統(tǒng)探測(cè)到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間為6小時(shí)左右，在該發(fā)電系統(tǒng)重新起動(dòng)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)控制器自檢正常，進(jìn)而轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)時(shí)，控制器馬上啟動(dòng)特別程序，在怠速狀態(tài)下將氫氣、空氣流量提升到100升/分鐘、500升/分鐘，持續(xù)時(shí)間180秒。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)探測(cè)到停機(jī)時(shí)間為5分鐘時(shí)，重新起動(dòng)后，系統(tǒng)控制器自檢正常，進(jìn)而轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)，馬上啟動(dòng)特別程序，在怠速狀態(tài)下將氫氣、空氣流量提升到100升/分鐘、500升/分鐘，持續(xù)時(shí)間為12秒。每次燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)前進(jìn)入怠速狀態(tài)并將氫氣、空氣流量提升到100升/分鐘、500升/分鐘，持續(xù)時(shí)間為40秒。
實(shí)施例3如圖2所示，一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與實(shí)施例1基本相同。所不同的是當(dāng)控制系統(tǒng)探測(cè)到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間已超過24小時(shí)，在該發(fā)電系統(tǒng)重新起動(dòng)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)控制器自檢正常，進(jìn)而轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)時(shí)，控制器馬上啟動(dòng)特別程序，在怠速狀態(tài)下將氫氣、空氣流量提升到400升/分鐘、2000升/分鐘，持續(xù)時(shí)間300秒。
權(quán)利要求
1.一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間間隔在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與停機(jī)時(shí)進(jìn)行特定運(yùn)行操作，該特定運(yùn)行操作包括在每次起動(dòng)與準(zhǔn)備關(guān)閉燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，并在該發(fā)電系統(tǒng)自檢正常進(jìn)入怠速狀態(tài)后，將氫氣供應(yīng)與循環(huán)，空氣供應(yīng)與排放按正常計(jì)量比1.2、2.0～2.5的5～20倍控制運(yùn)行3～300秒的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包括CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器、指令控制器、CAN/485轉(zhuǎn)換器、空氣泵變頻器、空氣泵、單片機(jī)控制器、氫氣排水電磁閥、氫氣循環(huán)泵、CAN卡、監(jiān)控PC，所述的CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2總線與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)上層控制器CAN1總線間互傳數(shù)據(jù)，所述的指令控制器控制接收CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)控制整個(gè)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，所述的空氣變頻器通過CAN/485轉(zhuǎn)換器接收指令控制器的命令控制空氣泵轉(zhuǎn)速，所述的單片機(jī)控制器接收指令控制器的命令控制氫氣排水電磁閥開關(guān)及氫氣循環(huán)泵的氫氣循環(huán)速度，所述的監(jiān)控PC通過CAN卡接收與記錄指令控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)并提供人工監(jiān)視。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，所述的CAN/CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器又稱網(wǎng)橋，上層控制器CAN1網(wǎng)絡(luò)的波特率和數(shù)據(jù)格式都與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部CAN2網(wǎng)絡(luò)不同，包括上層控制器發(fā)送起動(dòng)、停機(jī)信號(hào)及傳輸故障代碼都須經(jīng)網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，所述的指令控制器探測(cè)CAN2網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)區(qū)分短時(shí)關(guān)機(jī)和長時(shí)間關(guān)機(jī)，在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，若上層控制器發(fā)出短時(shí)關(guān)機(jī)指令，則指令控制器執(zhí)行短暫的空氣泵及氫氣循環(huán)泵提速操作，若上層控制器發(fā)出長時(shí)間關(guān)機(jī)指令，則指令控制器執(zhí)行長時(shí)間空氣泵提速與氫氣循環(huán)泵提速操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，其特征在于，所述的監(jiān)視PC可接受人工操作指令，通過CAN卡向指令控制器發(fā)出使空氣泵、氫氣循環(huán)泵提速以及氫氣排水電磁閥開關(guān)的操作指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可提高燃料電池穩(wěn)定性起動(dòng)與關(guān)機(jī)運(yùn)行的控制方法，該方法包括設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間間隔在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)與停機(jī)時(shí)進(jìn)行特定運(yùn)行操作，該特定運(yùn)行操作包括在每次起動(dòng)與準(zhǔn)備關(guān)閉燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，并在該發(fā)電系統(tǒng)自檢正常進(jìn)入怠速狀態(tài)后，將氫氣供應(yīng)與循環(huán)，空氣供應(yīng)與排放按正常計(jì)量比1.2、2.0～2.5的5～20倍控制運(yùn)行3～300秒的時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法可消除燃料電池內(nèi)部積水現(xiàn)象，疏通導(dǎo)流槽，從而提高燃料電池的運(yùn)行穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1750304SQ20041006632
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者胡里清, 夏建偉, 付明竹 申請(qǐng)人:上海神力科技有限公司