停机控制方法、程序产品、可读介质、停机控制装置和燃料电池系统与流程

本发明涉及燃料电池，尤其是涉及一种用于燃料电池的停机控制方法。本发明还涉及一种相应的计算机程序产品、一种相应的计算机可读介质、一种相应的用于燃料电池的停机控制装置和一种相应的燃料电池系统。

背景技术：

1、近年来，随着社会和经济的发展，人们对于空气污染和能量损耗等问题的关注日益增加。燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效发电装置。由于反应产物主要是水并且基本上不排放有害气体，燃料电池具有显著的清洁环保的优点并且尤其可以有利地使用在车辆领域中。

2、在燃料电池运行过程中，反应产物水以液态和气态的方式留在燃料电池内部。如果在停机过程中未能有效地将燃料电池内部的水排出，那么当环境温度处于冰点以下时，燃料电池中的水容易结冰。尤其在燃料电池的低温冷启动中，由水结成的冰会造成阻碍反应气体传输、堵塞膜电极的反应活性面积、破坏膜电极结构、引起膜穿孔等问题，严重影响燃料电池的工作性能。为了确保燃料电池的稳定可靠的低温冷启动，在之前停机时的吹扫过程是必要的，通过所述吹扫过程可以将燃料电池内的水排出并且由此调节膜电极的湿度。

3、在此，燃料电池的停机吹扫状态需要被控制，其中，在吹扫不足的情况下过量水仍保留在电堆内部并且影响之后的冷启动过程，而在吹扫过度的情况下不仅会造成能耗浪费，还会引起膜干故障并且不利地影响燃料电池的使用寿命。为此，高频电阻（highfrequency resistance，hfr）通常被用作为表征吹扫状态的指标，所述高频电阻由电池内部接触电阻、扩散电阻、电荷传输阻抗以及寄生感抗等多种因素共同形成并且主要受质子交换膜的膜电导率的影响，通过所述高频电阻可以在反映出燃料电池的膜电极的湿度。

4、然而，为了检测燃料电池的高频电阻，在吹扫过程中通常使恒定的电流流经所述燃料电池，这会产生额外的水，从而延长燃料电池的停机吹扫过程，并且可能引起燃料电池的性能衰减。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于提出一种改进的用于燃料电池的停机控制方法，通过所述停机控制方法可以在停机吹扫过程中在燃料电池内部尽可能减少水的产生，从而降低停机吹扫过程的持续时间并且使燃料电池尽快达到期望的湿度水平，通过所述停机控制方法还能够可靠地避免燃料电池由于高输出电压所引起的性能衰减。本发明的目的还在于提出一种相应的计算机程序产品、一种相应的计算机可读介质、一种相应的用于燃料电池的停机控制装置和一种相应的燃料电池系统。

2、根据本发明的第一方面，提供一种用于燃料电池的停机控制方法，其中，所述停机控制方法至少包括以下步骤：

3、s1：在获取用于所述燃料电池的停机指令后，利用吹扫气体吹扫所述燃料电池；

4、s2：向所述燃料电池施加测试电流，并检测所述燃料电池的输出电压，由所述测试电流和所述输出电压计算出所述燃料电池的高频电阻；

5、s3：调整所述测试电流，使得所述输出电压保持在预设电压范围中，所述预设电压范围的最大值小于或等于电压阈值；

6、s4：当所述高频电阻达到电阻目标值时，停止吹扫并且完成所述燃料电池的停机。

7、相比于现有技术，在根据本发明的用于燃料电池的停机控制方法中，在利用吹扫气体吹扫燃料电池的过程中，向燃料电池施加测试电流并检测输出电压，由所述输出电压和所述测试电流可以计算出燃料电池的高频电阻，其中，随着吹扫过程的进行，燃料电池内部的湿度减小，使得膜电导率下降并且高频电阻相应地增大，实时调整、尤其是减小所述测试电流，使得所述输出电压保持在预设电压范围中，所述预设电压范围的最大值小于或等于电压阈值，直至高频电阻达到电阻目标值，完成停机吹扫过程。在这种情况下，燃料电池在减小的测试电流的作用下产生明显减少的水，从而使燃料电池的高频电阻尽快达到期望的电阻目标值，以完成停机吹扫过程，并且确保燃料电池的输出电压处于较低水平，这有效地避免燃料电池由于高输出电压所引起的性能衰减。

8、根据本发明的第二方面，提供一种计算机程序产品，其包括计算机程序，其中，当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时，所述处理器能够执行根据本发明的停机控制方法。

9、根据本发明的第三方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时，所述处理器能够执行根据本发明的停机控制方法。

10、根据本发明的第四方面，提供一种用于燃料电池的停机控制装置，其中，所述停机控制装置至少包括：

11、- dcdc变换器，所述dcdc变换器被配置成适于调整流经所述燃料电池的电流；

12、- 检测单元，所述检测单元被配置成适于至少检测所述燃料电池的输出电压；

13、- 控制单元，所述控制单元分别与所述dcdc变换器和所述检测单元通信连接并且被配置成适于利用根据本发明的计算机程序产品实施根据本发明的停机控制方法，以控制所述燃料电池的停机吹扫过程。

14、根据本发明的第五方面，提供一种燃料电池系统，其中，所述燃料电池系统至少包括：

15、- 燃料电池电堆，所述燃料电池电堆具有多个堆叠布置的燃料电池；

16、- 阴极气体回路，所述阴极气体回路与所述燃料电池的阴极侧连通；

17、- 阳极气体回路，所述阳极气体回路与所述燃料电池的阳极侧连通；和

18、- 根据本发明的停机控制装置，所述停机控制装置的控制单元被配置成适于将关于吹扫气体的控制信号发送至所述阴极气体回路和所述阳极气体回路。

1.一种用于燃料电池（21）的停机控制方法，其特征在于，所述停机控制方法至少包括以下步骤：

2. 根据权利要求1所述的停机控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的停机控制方法，其特征在于，

4. 根据前述权利要求中任一项所述的停机控制方法，其特征在于，

5. 根据前述权利要求中任一项所述的停机控制方法，其特征在于，

6. 根据前述权利要求中任一项所述的停机控制方法，其特征在于，

7.一种计算机程序产品，其包括计算机程序，其中，当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时，所述处理器能够执行根据权利要求1-6中任一项所述的停机控制方法。

8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时，所述处理器能够执行根据权利要求1至6中任一项所述的停机控制方法。

9.一种用于燃料电池（21）的停机控制装置（10），其特征在于，所述停机控制装置（10）至少包括：

10.一种燃料电池系统（100），其特征在于，所述燃料电池系统（100）至少包括：