燃料电池发动机的吹扫控制方法与流程

1.本技术涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池发动机的吹扫控制方法。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池(燃料电池)作为高效、洁净的能源转换装置，应用于车辆动力系统，需要满足适应低温环境的应用要求。然而，由于燃料电池在工作过程中的化学反应会产生大量的水，所以，在环境温度过低时，燃料电池内部可能会结冰，从而影响燃料电池的正常工作。所以，如何避免燃料电池内部结冰，是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对燃料电池发动机进行吹扫，从而避免结冰，保证发动机的冷启动性能的燃料电池发动机的吹扫控制方法。
4.一种燃料电池发动机的吹扫控制方法，应用于燃料电池发动机系统，所述燃料电池发动机系统包括：冷却装置，所述冷却装置包括经过燃料电池发动机的电池电堆内部的冷却管路；所述方法包括：
5.在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，以对所述冷却管路进行吹扫；
6.在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制所述冷却装置关闭。
7.在其中一个实施例中，所述燃料电池发动机系统包括：第一供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阴极通过第一气体管路连通；燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：
8.在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，以对所述第一气体管路、所述电池电堆的阴极进行吹扫；
9.在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭。
10.在其中一个实施例中，所述燃料电池发动机系统包括：第二供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阳极通过第二气体管路连通；燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：
11.在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，以对所述第二气体管路、所述电池电堆的阳极进行吹扫；
12.在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭。
13.在其中一个实施例中，所述第一气体管路包括第一管路、第二管路、第三管路，所述第一管路的第一端与外部空气连通，所述第一管路的第二端与所述电池电堆的阴极入口
连通，所述第二管路的第一端与所述电池电堆的阴极出口连通，所述第二管路的第二端与外部空气连通，所述第三管路的第一端与所述第一管路的第一端连通，所述第三管路的第二端与所述第二管路的第一端连通；所述第一供气装置包括：空气压缩机，设置在所述第一管路的第一端处，用于调节所述第一管路中的气体的流量和压力；第一截止阀，设置在所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间，用于在开启时，导通所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间的通路；第二截止阀，设置在所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间，用于在开启时，导通所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间的通路；第三截止阀，设置在所述第三管路的第一端和第二端之间，用于在开启时，导通所述第三管路的第一端和第二端之间的通路；所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，包括：
14.控制所述第一截止阀、所述第二截止阀开启，所述第三截止阀关闭，以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力；
15.其中，所述第二预设策略包括：调节所述第一管路中的气体的流量为第一流量、压力为第一压力，并保持第一时长；周期性的以第一子策略调节所述第一管路中的气体的流量和压力，直到所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数，其中，所述第一子策略包括：调节所述第一管路中的气体的压力为第二压力并保持第二时长，然后调节所述第一管路中的气体的压力为第三压力并保持第三时长，所述第二压力大于第一压力大于第三压力。
16.在其中一个实施例中，在所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数之后，所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，还包括：
17.控制所述第一截止阀、所述第二截止阀关闭，所述第三截止阀开启，控制所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长。
18.在其中一个实施例中，所述在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭，包括：
19.在所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长之后，控制所述第一供气装置关闭。
20.在其中一个实施例中，所述第一供气装置还包括：流量计，设置在所述空气压缩机的入口处，用于测量进入所述空气压缩机的气体的流量；压力传感器，设置在所述电池电堆的阴极入口处，用于测量进入所述电池电堆的阴极的气体的压力；所述方法还包括：
21.在以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力的情况下，若在第一设定时长内气体的流量未达到对应的所需流量，和/或气体的压力未达到对应的所需压力，则控制所述第一供气装置关闭。
22.在其中一个实施例中，所述第二气体管路包括第四管路、第五管路、第六管路、第七管路；所述第二供气装置包括：供气设备、气水分离器、储水罐、第四截止阀、第五截止阀；所述供气设备与所述第四管路的第一端连通，所述第四管路的第二端与所述电池电堆的阳极入口连通，所述第五管路的第一端与所述电池电堆的阳极出口连通，所述第五管路的第二端与所述气水分离器连通，所述气水分离器的第一出口与所述储水罐连通，所述储水罐通过所述第六管路与外部空气连通，所述气水分离器的第二出口通过所述第七管路与外部空气连通，所述第四截止阀设置在所述气水分离器的第二出口与外部空气之间，所述第五
截止阀设置在所述储水罐与外部空气之间，所述供气设备用于通过所述第四管路向所述电池电堆的阳极提供氢气；所述气水分离器用于将所述电池电堆的阳极排出的气体分离为氮气和水蒸气，其中，所述水蒸气通过第二出口排出，所述氮气通过第一出口排出；所述储水罐用于存储所述气水分离器的第二出口排出的水蒸气；所述第四截止阀用于在开启时，导通所述气水分离器的第二出口与外部空气之间的通路；所述第五截止阀用于在开启时，导通所述储水罐与外部空气之间的通路；所述控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，包括：
23.控制所述供气设备提供氢气，并以所述第三预设策略控制所述第四截止阀和所述第五截止阀的开闭；
24.其中，所述第三预设策略包括：在所述第四截止阀的关闭次数小于第一预设次数的情况下，周期性的执行第二子策略，在所述第五截止阀的关闭次数小于第二预设次数的情况下，周期性的执行第三子策略，其中所述第二子策略包括控制所述第四截止阀开启并保持第五时长，然后关闭所述第四截止阀，所述第三子策略包括控制所述第五截止阀开启并保持第六时长，然后关闭所述第五截止阀。
25.在其中一个实施例中，所述在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭，包括：
26.在所述第二子策略和所述第三子策略均执行完毕的情况下，控制所述第二供气装置关闭。
27.在其中一个实施例中，所述供气设备包括：储氢罐、氢气引射器、氢气喷射器、第六截止阀，所述储氢罐与所述氢气引射器连通，所述氢气引射器和所述氢气喷射器连通，所述氢气喷射器与所述第四管路连通，所述第六截止阀设置在所述储氢罐和所述氢气引射器之间，其中：所述储氢罐用于存储氢气；所述第六截止阀用于在开启时，导通所述储氢罐和所述氢气引射器之间的通路；所述氢气引射器用于将所述储氢罐内的氢气吸至所述氢气喷射器的入口处；所述氢气喷射器用于喷射氢气。
28.在其中一个实施例中，所述冷却管路包括：第八管路、第九管路、第十管路、第十一管路，所述冷却装置包括：第一温度传感器、散热器、节温器、水泵、第二温度传感器，所述第八管路设置在所述电池电堆的内部，所述第九管路的第一端与所述第八管路的第一端连通，所述第九管路的第二端分别与所述节温器的第一入口和所述散热器连通，所述第十管路的第一端与所述散热器连通，所述第十管路的第二端与所述节温器的第二入口连通，所述节温器的出口与所述水泵连通，所述水泵与所述第十一管路的第一端连通，所述第十一管路的第二端与所述第八管路的第二端连通，所述液体通过所述第八管路的第二端流入所述电池电堆，通过所述第八管路的第一端流出所述电池电堆，所述第一温度传感器设置在所述第八管路的第一端，所述第二温度传感器设置在所述第八管路的第二端，其中：所述第一温度传感器用于测量流出所述电池电堆的液体的温度；所述第二温度传感器用于测量流入所述电池电堆的液体的温度；所述水泵用于调节所述液体的流量和流速；所述节温器用于控制所述液体是否流经所述散热器；所述控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，包括：
29.控制所述水泵的转速为设定转速并控制所述节温器的开度为设定开度，以使所述水泵的转速达到设定转速，且使得流入所述水泵中的液体未流经所述散热器。
氢气引射器，68-氢气喷射器，69-第六截止阀，31-第八管路，32-第九管路，33-第十管路，34-第十一管路，21-第一温度传感器，22-散热器，23-节温器，24-水泵，25-第二温度传感器。
具体实施方式
47.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
49.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
50.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
51.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
52.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
53.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种燃料电池发动机的吹扫控制方法，应用于如图2所示的燃料电池发动机系统，燃料电池发动机系统包括：冷却装置20，冷却装置20包括经过燃料电池发动机的电池电堆10内部的冷却管路30；该方法包括步骤s100-s110。
54.步骤s100，在电池电堆停止工作的情况下，控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，以对冷却管路进行吹扫。
55.其中，电池电堆停止工作的情况下即代表车辆的燃料电池发动机停机，这种情况下，如果环境温度过低，且电池电堆的温度情况不均衡的话，可能会导致电池电堆内局部温度过低而结冰，影响燃料电池的正常工作，进而使得发动机下次冷启动的效率受到影响。所以控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，通过液体的流动来带动电池电堆内部的温度。
56.具体地，第一预设策略可以是控制液体的流动方向、流动路径、流速、流量等等，具
体的控制方式可以根据实际情况进行调控。
57.步骤s110，在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制冷却装置关闭。
58.具体地，通过冷却管路的液体流动，液体可以吸热，进而带动电池电堆内部的温度变化，当进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内时，代表电池电堆内部的温度均衡，整个电池电堆内部的温度一致性达标。直到满足电池电堆内部的温度一致性达标的条件下，才控制冷却装置关闭，从而可以保证吹扫的效果。
59.在本实施例中，在电池电堆停止工作的情况下，也就是车辆的燃料电池发动机停机的情况下，控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，对冷却管路进行吹扫，可以保证冷却管路的通畅，并且通过对冷却管路的吹扫，能够带动燃料电池电堆内部的温度的变化，在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制冷却装置关闭，完成吹扫。通过冷却管路的液体流动，调节燃料电池电堆内部的温度，当进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内时，代表燃料电池电堆内部的温度的均衡性较好，整体的温度保持一致，避免电池电堆局部温度过低而出现结冰的状况，保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。
60.在一个实施例中，如图3所示，燃料电池发动机系统包括：第一供气装置40，与燃料电池发动机的电池电堆的阴极11通过第一气体管路50连通。如图4所示，燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括步骤s400-s410。
61.步骤s400，在电池电堆停止工作的情况下，控制第一供气装置按照第二预设策略向第一气体管路中通入气体，以对第一气体管路、电池电堆的阴极进行吹扫。
62.其中，电池电堆停止工作的情况下即代表车辆的燃料电池发动机停机，这种情况下，如果环境温度过低，而电池电堆内又有水汽残留的话，可能会导致电池电堆内部结冰，影响发动机的下次冷启动。而质子交换膜燃料电池发动机在冬天运行时，阴极会产生大量水并渗透至阳极，导致电池电堆阳极内部结冰，通过对第一气体管路和电池电堆的阴极通入气体，可以吹扫其中残余的水汽，从而避免结冰。
63.示例性地，向第一气体管路中通入的气体可以是空气。
64.步骤s410，在第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制第一供气装置关闭。
65.其中，在第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，则代表第一气体管路和电池电堆的阴极已经吹扫达标了。第二预设策略可以是采用常规气压的空气进行吹扫，然后采用高压空气和低压空气交替吹扫，以不同流量和不同压力的空气进行吹扫，保证吹扫的效果。
66.在本实施例中，通过对电池电堆的阴极采用气体进行吹扫，并且设定一定的吹扫时间，从而保证吹扫的效果达标，保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。
67.在一个实施例中，如图5所示，燃料电池发动机系统包括：第二供气装置60，与燃料电池发动机的电池电堆的阳极12通过第二气体管路70连通。如图6所示，燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括步骤s600-s610。
68.步骤s600，在电池电堆停止工作的情况下，控制第二供气装置按照第三预设策略向第二气体管路中通入气体，以对第二气体管路、电池电堆的阳极进行吹扫。
69.其中，电池电堆停止工作的情况下即代表车辆的燃料电池发动机停机，这种情况下，如果环境温度过低，而电池电堆内又有水汽残留的话，可能会导致电池电堆内部结冰，影响发动机的下次冷启动。而质子交换膜燃料电池发动机在冬天运行时，阴极会产生大量水并渗透至阳极，导致电池电堆阳极内部结冰，通过对第二气体管路和电池电堆的阳极通入气体，可以吹扫阳极中残余的水汽，从而避免结冰。
70.示例性地，向第二气体管路中通入的气体可以是氢气。
71.步骤s610，在第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制第二供气装置关闭。
72.其中，在第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，则代表第二气体管路和电池电堆的阳极已经吹扫达标了。第三预设策略可以是持续向第二气体管路中通入氢气，然后将第二气体管路上的阀门间断开启进行吹扫，保证吹扫的效果。
73.在本实施例中，通过对电池电堆的阳极采用气体进行吹扫，并且设定一定的吹扫时间，从而保证吹扫的效果达标，保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。
74.在一个实施例中，如图7所示，第一气体管路包括第一管路51、第二管路52、第三管路53。其中：
75.第一管路51的第一端与外部空气连通，第一管路51的第二端与电池电堆的阴极入口连通，第二管路52的第一端与电池电堆的阴极出口连通，第二管路52的第二端与外部空气连通，第三管路53的第一端与第一管路51的第一端连通，第三管路53的第二端与第二管路52的第一端连通。
76.第一供气装置包括：空气压缩机41、第一截止阀42、第二截止阀43、第三截止阀44，其中：
77.空气压缩机41，设置在第一管路51的第一端处，用于调节第一管路51中的气体的流量和压力。
78.具体地，空气压缩机41能够从外部吸入空气，然后将空气压缩，然后将压缩后的空气喷射出去，从而可以控制第一管路51中的气体的流量和压力。
79.第一截止阀42，设置在第一管路51的第一端与电池电堆的阴极入口之间，用于在开启时，导通第一管路51的第一端与电池电堆的阴极入口之间的通路。
80.具体地，第一截止阀42关闭的时候，第一管路51被切断，气体无法通过第一管路51流入电池电堆的阴极，第一截止阀42打开，则第一管路51导通，气体可以通过第一管路51流入电池电堆的阴极。
81.第二截止阀43，设置在电池电堆的阴极出口与第二管路52的第二端之间，用于在开启时，导通电池电堆的阴极出口与第二管路52的第二端之间的通路。
82.具体地，第二截止阀43关闭的时候，第二管路52被切断，气体无法通过第二管路52流通，第二截止阀43打开，则第二管路52导通，气体可以通过第二管路52流通。
83.第三截止阀44，设置在第三管路53的第一端和第二端之间，用于在开启时，导通第三管路53的第一端和第二端之间的通路。
84.具体地，第三截止阀44关闭的时候，第三管路53被切断，气体无法通过第三管路53流通，第三截止阀44打开，则第三管路53导通，气体可以通过第三管路53流通。
85.如图8所示，步骤s400，控制第一供气装置按照第二预设策略向第一气体管路中通
入气体，包括：
86.控制第一截止阀、第二截止阀开启，第三截止阀关闭，以第二预设策略控制空气压缩机调节第一管路中的气体的流量和压力。
87.其中，第二预设策略包括：调节第一管路中的气体的流量为第一流量、压力为第一压力，并保持第一时长。周期性的以第一子策略调节第一管路中的气体的流量和压力，直到第一子策略的执行次数达到第一设定次数，第一子策略包括：调节第一管路中的气体的压力为第二压力并保持第二时长，然后调节第一管路中的气体的压力为第三压力并保持第三时长，其中，第二压力大于第一压力大于第三压力。
88.具体地，空气压缩机、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀，按照第二预设策略进行控制的情况下，具有多种控制状态，分别为空气路待命状态，常规吹扫状态，高气压脉冲吹扫状态，低气压脉冲吹扫状态，电堆阴极吹扫完成状态，空气路附件吹扫状态，空气路吹扫完成状态，空气路吹扫失败状态。
89.在第二预设策略还未开始执行，即空气压缩机还未开始工作时，即为待命状态。然后开始执行第二预设策略，首先控制第一截止阀、第二截止阀开启，第三截止阀关闭，从而导通外部空气
→
电池电堆阴极
→
外部空气的循环管路，并控制空气压缩机调节第一管路中的气体的流量为第一流量、压力为第一压力，并保持第一时长，此时为常规吹扫状态，可以对电池电堆阴极进行吹扫，其中的第一流量和第一压力为预先标定好的数值，可以满足常规吹扫的需求，此时即为常规吹扫状态。然后周期性的以第一子策略调节第一管路中的气体的流量和压力，直到第一子策略的执行次数达到第一设定次数，第一子策略包括：调节第一管路中的气体的压力为第二压力并保持第二时长，此时即为高气压脉冲吹扫状态，然后调节第一管路中的气体的压力为第三压力并保持第三时长，此时即为低气压脉冲吹扫状态。在第一子策略的执行次数达到第一设定次数的情况下，即为电堆阴极吹扫完成状态。此时的电池电堆的阴极已经判定吹扫完毕。
90.在本实施例中，通过对电池电堆的阴极进行常规吹扫、高气压和低气压交替吹扫，并且设定吹扫的次数，即设定了吹扫的时长，从而保证了吹扫的效果，使得电池电堆的冷启动状态更好。
91.在一个实施例中，在第一子策略的执行次数达到第一设定次数之后，步骤s400，控制第一供气装置按照第二预设策略向第一气体管路中通入气体，还包括：
92.控制第一截止阀、第二截止阀关闭，第三截止阀开启，控制空气压缩机调节第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长。
93.具体地，控制第一截止阀、第二截止阀关闭，第三截止阀开启，即关闭了第一管路、第二管路、导通了第三管路，实现了对附件回路的吹扫，此时即为空气路附件吹扫状态。
94.示例性地，第一阈值可以为第一时长+第一设定次数乘上(第二时长+第三时长)+第四时长。
95.在本实施例中，通过控制第一截止阀、第二截止阀关闭，第三截止阀开启，能够调节空气的路径，实现了对第一气体管路中不同管路的吹扫。
96.在一个实施例中，步骤s410，在第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制第一供气装置关闭，包括：
97.在空气压缩机调节第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保
持第四时长之后，控制第一供气装置关闭。
98.具体地，在空气压缩机调节第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长之后，即第三管路也吹扫完毕，此时第一管路、第二管路、第三管路、电池电堆阴极都已经吹扫完毕，即可以控制第一供气装置关闭，此时的控制状态定义为空气路吹扫完成状态。
99.在本实施例中，通过设置在第一管路、第二管路、第三管路、电池电堆阴极都吹扫完毕之后，才控制第一供气装置关闭，从而保证了吹扫的效果。
100.在一个实施例中，请继续参加图7，第一供气装置还包括：流量计45、压力传感器46，其中：
101.流量计45设置在空气压缩机41的入口处，用于测量进入空气压缩机41的气体的流量。
102.具体地，通过设置流量计45，可以测量第一气体管路中的气体的实际流量。
103.压力传感器46设置在电池电堆的阴极11入口处，用于测量进入电池电堆的阴极11的气体的压力。
104.具体地，通过设置压力传感器46，能够测量进入电池电堆的阴极的气体的实际压力。
105.燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：在以第二预设策略控制空气压缩机调节第一管路中的气体的流量和压力的情况下，若在第一设定时长内气体的流量未达到对应的所需流量，和/或气体的压力未达到对应的所需压力，则控制第一供气装置关闭。
106.具体地，在需要调节第一管路中的气体的流量和压力的情况下，例如需要调节气体的流量为第一流量的情况，或者需要调节气体的流量为第二流量的情况，又或者是需要调节气体的压力为第一压力或第二压力或第三压力或第四压力的情况，如果在一定的时长内，气体的流量和/或压力无法达到对应所需调节的流量和/或压力，例如，当需要调节气体的流量为第一流量时，控制空气压缩机工作，但是测量到的气体的实际流量迟迟达不到第一流量，直到超过第一设定时长还未达到，则判定流量调节失败了，同理，对于压力也是如此。这种情况下，判定吹扫失败，定义为空气路吹扫失败状态。
107.示例性地，吹扫成功或吹扫失败，均会发出对应的提示信息告知驾驶者。
108.在本实施例中，通过设置流量计和压力传感器，能够测量第一供气管路中的气体的实际流量和实际压力，以便于判定吹扫是否成功，在判定吹扫失败的情况下能够及时控制第一供气装置关闭，节省能量，并且也会提示驾驶员吹扫失败，便于驾驶员了解情况。
109.在一个实施例中，请继续参见图7，第二气体管路包括第四管路71、第五管路72、第六管路73、第七管路74。第二供气装置包括：供气设备61、气水分离器62、储水罐63、第四截止阀64、第五截止阀65。其中：
110.供气设备61与第四管路71的第一端连通，第四管路71的第二端与电池电堆的阳极12入口连通，第五管路72的第一端与电池电堆的阳极12出口连通，第五管路72的第二端与气水分离器62连通，气水分离器62的第一出口与储水罐63连通，储水罐63通过第六管路73与外部空气连通，气水分离器62的第二出口通过第七管路74与外部空气连通，第四截止阀64设置在气水分离器62的第二出口与外部空气之间，第五截止阀65设置在储水罐63与外部空气之间。
111.供气设备61用于通过第四管路71向电池电堆的阳极12提供氢气。
112.具体地，供气设备61包括：储氢罐66、氢气引射器67、氢气喷射器68、第六截止阀69，储氢罐66与氢气引射器67连通，氢气引射器67和氢气喷射器68连通，氢气喷射器68与第四管路71连通，第六截止阀69设置在储氢罐66和氢气引射器67之间，其中：储氢罐66用于存储氢气。第六截止阀69用于在开启时，导通储氢罐66和氢气引射器67之间的通路。氢气引射器67用于将储氢罐66内的氢气吸至氢气喷射器68的入口处。氢气喷射器68用于喷射氢气。
113.气水分离器62用于将电池电堆的阳极12排出的气体分离为氮气和水蒸气。
114.其中，水蒸气通过第二出口排出，氮气通过第一出口排出。
115.示例性地，排出的氮气可以重新被导入氢气引射器67，用来推动氢气的发射。
116.储水罐63用于存储气水分离器62的第二出口排出的水蒸气。
117.第四截止阀64用于在开启时，导通气水分离器62的第二出口与外部空气之间的通路。
118.第五截止阀65用于在开启时，导通储水罐63与外部空气之间的通路。
119.步骤s600，控制第二供气装置按照第三预设策略向第二气体管路中通入气体，包括：
120.控制供气设备提供氢气，并以第三预设策略控制第四截止阀和第五截止阀的开闭。
121.其中，第三预设策略包括：在第四截止阀的关闭次数小于第一预设次数的情况下，周期性的执行第二子策略，在第五截止阀的关闭次数小于第二预设次数的情况下，周期性的执行第三子策略，其中第二子策略包括控制第四截止阀开启并保持第五时长，然后关闭第四截止阀，第三子策略包括控制第五截止阀开启并保持第六时长，然后关闭第五截止阀。
122.具体地，供气设备、第四截止阀、第五截止阀，按照第三预设策略进行控制的情况下，具有多种控制状态，分别为氢气路待命状态，氢气路排氮阀打开状态，氢气路排氮阀关闭状态，氢气路排水阀打开状态，氢气路排水阀关闭状态，氢气路冲洗完成状态。
123.在第三预设策略还未开始执行，即供气设备还未开始工作时，即为氢气路待命状态，然后开始执行第三预设策略，控制第四截止阀开启并保持第五时长，由于第四截止阀设置在气水分离器的排出氮气的管路上，所以此时为氢气路排氮阀打开状态，然后关闭第四截止阀，此时为氢气路排氮阀关闭状态，然后周期性的再开启第四截止阀，直到第四截止阀的关闭次数达到第一预设次数。同时也会控制第五截止阀开启并保持第六时长，由于第五截止阀设置在气水分离器的排出水蒸气的管路上，所以此时为氢气路排水阀打开状态，然后关闭第五截止阀，此时为氢气路排水阀关闭状态，然后周期性的再开启第五截止阀，直到第五截止阀的关闭次数达到第二预设次数。在第四截止阀的关闭次数达到第一预设次数且第五截止阀的关闭次数达到第二预设次数的情况下，则第二供气管路都被吹扫完毕了，此时为氢气路冲洗完成状态。
124.在本实施例中，通过控制供气设备持续提供氢气，并控制第四截止阀和第五截止阀周期性的间断开启，实现了对第二供气管路和电池电堆阳极的吹扫。
125.在一个实施例中，步骤s610，在第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制第二供气装置关闭，包括：
126.在第二子策略和第三子策略均执行完毕的情况下，控制第二供气装置关闭。
127.具体地，在第二子策略和第三子策略均执行完毕的情况下，即第二子策略周期性的执行了第一预设次数，第三子策略周期性的执行了第二预设次数，此时第二供气管路和电池电堆阳极判定吹扫完毕，此时为氢气路冲洗完成状态。
128.在本实施例中，通过设置在第二供气管路和电池电堆阳极都吹扫完毕之后，才控制第二供气装置关闭，从而保证了吹扫的效果。
129.在一个实施例中，请继续参见图7，冷却管路包括：第八管路31、第九管路32、第十管路33、第十一管路34。冷却装置包括：第一温度传感器21、散热器22、节温器23、水泵24、第二温度传感器25。
130.第八管路31设置在电池电堆10的内部，第九管路32的第一端与第八管路31的第一端连通，第九管路32的第二端分别与节温器23的第一入口和散热器22连通，第十管路33的第一端与散热器22连通，第十管路33的第二端与节温器23的第二入口连通，节温器23的出口与水泵24连通，水泵24与第十一管路34的第一端连通，第十一管路34的第二端与第八管路31的第二端连通，液体通过第八管路31的第二端流入电池电堆，通过第八管路31的第一端流出电池电堆，第一温度传感器21设置在第八管路31的第一端，第二温度传感器25设置在第八管路31的第二端，其中：
131.第一温度传感器21用于测量流出电池电堆10的液体的温度。
132.第二温度传感器25用于测量流入电池电堆10的液体的温度。
133.水泵24用于调节液体的流量和流速。
134.节温器23用于控制液体是否流经散热器22。
135.具体地，通过调节节温器23的开度，可以控制液体的路径，液体的路径可以是电池电堆
→
散热器22
→
节温器23
→
水泵24的大循环路径，也可以是电池电堆
→
节温器23
→
水泵24的小循环路径。
136.步骤s100，控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，包括：
137.控制水泵的转速为设定转速并控制节温器的开度为设定开度，以使水泵的转速达到设定转速，且使得流入水泵中的液体未流经散热器。
138.具体地，在第一预设策略中，控制节温器的开度为设定开度，使得液体不流经散热器，从而液体的温度变化只会受到电池电堆内部温度的影响，便于后续通过进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值确定吹扫的效果。调节水泵的转速为设定转速，可以调节液体的流量和流速，设定转速为预先标定的数值，可以满足吹扫的需求。
139.在本实施例中，通过控制水泵的转速为设定转速并控制节温器的开度为设定开度，从而可以满足冷却管路的吹扫需求。
140.在一个实施例中，如图8所示，步骤s100，在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制冷却装置关闭，包括步骤s800-s820。
141.步骤s800，分别获取第八管路中进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度。
142.具体地，通过第二温度传感器和第一温度传感器，分别获取第八管路中进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度。
143.步骤s810，确定进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度的差值。
144.步骤s820，在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度的差值在预设范
围内的情况下，控制节温器和水泵关闭。
145.具体地，当进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内时，代表燃料电池电堆内部的温度的均衡性较好，整体的温度已经保持一致，此时电池电堆内部不容易结冰，所以控制节温器和水泵关闭。
146.在本实施例中，根据进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度的差值，判定是否吹扫完毕，进而确定是否控制节温器和水泵关闭。可以保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。
147.在一个实施例中，燃料电池发动机的吹扫控制方法还包括：在以第一预设策略调节控制水泵的转速和节温器的开度的情况下，若在第二设定时长内水泵的转速未达到设定转速，和/或节温器的开度未达到设定开度，则控制水泵和节温器关闭。
148.具体地，在需要调节水泵的转速和节温器的开度的情况下，如果已经控制水泵和/或节温器了，但是水泵和/或节温器的转速和/或开度迟迟达不到设定转速和/或设定开度，直到超过第二设定时长还未达到，则判定调节失败了，此时关闭水泵和节温器。
149.在本实施例中，在水泵和节温器调节失败的情况下，关闭水泵和节温器，节省能量，避免不必要的消耗。
150.应该理解的是，虽然图1、4、6、8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、4、6、8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
151.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
152.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
153.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
154.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，应用于燃料电池发动机系统，所述燃料电池发动机系统包括：冷却装置，所述冷却装置包括经过燃料电池发动机的电池电堆内部的冷却管路；所述方法包括：在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，以对所述冷却管路进行吹扫；在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制所述冷却装置关闭。2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述燃料电池发动机系统包括：第一供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阴极通过第一气体管路连通；所述方法还包括：在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，以对所述第一气体管路、所述电池电堆的阴极进行吹扫；在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述燃料电池发动机系统包括：第二供气装置，与燃料电池发动机的电池电堆的阳极通过第二气体管路连通；所述方法还包括：在所述电池电堆停止工作的情况下，控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，以对所述第二气体管路、所述电池电堆的阳极进行吹扫；在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭。4.根据权利要求2所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述第一气体管路包括第一管路、第二管路、第三管路，所述第一管路的第一端与外部空气连通，所述第一管路的第二端与所述电池电堆的阴极入口连通，所述第二管路的第一端与所述电池电堆的阴极出口连通，所述第二管路的第二端与外部空气连通，所述第三管路的第一端与所述第一管路的第一端连通，所述第三管路的第二端与所述第二管路的第一端连通；所述第一供气装置包括：空气压缩机，设置在所述第一管路的第一端处，用于调节所述第一管路中的气体的流量和压力；第一截止阀，设置在所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间，用于在开启时，导通所述第一管路的第一端与所述电池电堆的阴极入口之间的通路；第二截止阀，设置在所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间，用于在开启时，导通所述电池电堆的阴极出口与所述第二管路的第二端之间的通路；第三截止阀，设置在所述第三管路的第一端和第二端之间，用于在开启时，导通所述第三管路的第一端和第二端之间的通路；所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，包括：控制所述第一截止阀、所述第二截止阀开启，所述第三截止阀关闭，以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力；其中，所述第二预设策略包括：调节所述第一管路中的气体的流量为第一流量、压力为第一压力，并保持第一时长；周期性的以第一子策略调节所述第一管路中的气体的流量和压力，直到所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数，其中，所述第一子策略包括：调
节所述第一管路中的气体的压力为第二压力并保持第二时长，然后调节所述第一管路中的气体的压力为第三压力并保持第三时长，所述第二压力大于第一压力大于第三压力。5.根据权利要求4所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，在所述第一子策略的执行次数达到第一设定次数之后，所述控制所述第一供气装置按照第二预设策略向所述第一气体管路中通入气体，还包括：控制所述第一截止阀、所述第二截止阀关闭，所述第三截止阀开启，控制所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长。6.根据权利要求5所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述在所述第二预设策略的执行时间达到第一阈值的情况下，控制所述第一供气装置关闭，包括：在所述空气压缩机调节所述第三管路中的气体的流量为第二流量、压力为第四压力，并保持第四时长之后，控制所述第一供气装置关闭。7.根据权利要求4所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述第一供气装置还包括：流量计，设置在所述空气压缩机的入口处，用于测量进入所述空气压缩机的气体的流量；压力传感器，设置在所述电池电堆的阴极入口处，用于测量进入所述电池电堆的阴极的气体的压力；所述方法还包括：在以第二预设策略控制所述空气压缩机调节所述第一管路中的气体的流量和压力的情况下，若在第一设定时长内气体的流量未达到对应的所需流量，和/或气体的压力未达到对应的所需压力，则控制所述第一供气装置关闭。8.根据权利要求3所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述第二气体管路包括第四管路、第五管路、第六管路、第七管路；所述第二供气装置包括：供气设备、气水分离器、储水罐、第四截止阀、第五截止阀；所述供气设备与所述第四管路的第一端连通，所述第四管路的第二端与所述电池电堆的阳极入口连通，所述第五管路的第一端与所述电池电堆的阳极出口连通，所述第五管路的第二端与所述气水分离器连通，所述气水分离器的第一出口与所述储水罐连通，所述储水罐通过所述第六管路与外部空气连通，所述气水分离器的第二出口通过所述第七管路与外部空气连通，所述第四截止阀设置在所述气水分离器的第二出口与外部空气之间，所述第五截止阀设置在所述储水罐与外部空气之间，所述供气设备用于通过所述第四管路向所述电池电堆的阳极提供氢气；所述气水分离器用于将所述电池电堆的阳极排出的气体分离为氮气和水蒸气，其中，所述水蒸气通过第二出口排出，所述氮气通过第一出口排出；所述储水罐用于存储所述气水分离器的第二出口排出的水蒸气；所述第四截止阀用于在开启时，导通所述气水分离器的第二出口与外部空气之间的通路；所述第五截止阀用于在开启时，导通所述储水罐与外部空气之间的通路；所述控制所述第二供气装置按照第三预设策略向所述第二气体管路中通入气体，包括：控制所述供气设备提供氢气，并以所述第三预设策略控制所述第四截止阀和所述第五截止阀的开闭；其中，所述第三预设策略包括：在所述第四截止阀的关闭次数小于第一预设次数的情况下，周期性的执行第二子策略，在所述第五截止阀的关闭次数小于第二预设次数的情况下，周期性的执行第三子策略，其中所述第二子策略包括控制所述第四截止阀开启并保持第五时长，然后关闭所述第四截止阀，所述第三子策略包括控制所述第五截止阀开启并保持第六时长，然后关闭所述第五截止阀。
9.根据权利要求8所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述在所述第三预设策略的执行时间达到第二阈值的情况下，控制所述第二供气装置关闭，包括：在所述第二子策略和所述第三子策略均执行完毕的情况下，控制所述第二供气装置关闭。10.根据权利要求8所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述供气设备包括：储氢罐、氢气引射器、氢气喷射器、第六截止阀，所述储氢罐与所述氢气引射器连通，所述氢气引射器和所述氢气喷射器连通，所述氢气喷射器与所述第四管路连通，所述第六截止阀设置在所述储氢罐和所述氢气引射器之间，其中：所述储氢罐用于存储氢气；所述第六截止阀用于在开启时，导通所述储氢罐和所述氢气引射器之间的通路；所述氢气引射器用于将所述储氢罐内的氢气吸至所述氢气喷射器的入口处；所述氢气喷射器用于喷射氢气。11.根据权利要求1所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述冷却管路包括：第八管路、第九管路、第十管路、第十一管路，所述冷却装置包括：第一温度传感器、散热器、节温器、水泵、第二温度传感器，所述第八管路设置在所述电池电堆的内部，所述第九管路的第一端与所述第八管路的第一端连通，所述第九管路的第二端分别与所述节温器的第一入口和所述散热器连通，所述第十管路的第一端与所述散热器连通，所述第十管路的第二端与所述节温器的第二入口连通，所述节温器的出口与所述水泵连通，所述水泵与所述第十一管路的第一端连通，所述第十一管路的第二端与所述第八管路的第二端连通，所述液体通过所述第八管路的第二端流入所述电池电堆，通过所述第八管路的第一端流出所述电池电堆，所述第一温度传感器设置在所述第八管路的第一端，所述第二温度传感器设置在所述第八管路的第二端，其中：所述第一温度传感器用于测量流出所述电池电堆的液体的温度；所述第二温度传感器用于测量流入所述电池电堆的液体的温度；所述水泵用于调节所述液体的流量和流速；所述节温器用于控制所述液体是否流经所述散热器；所述控制所述冷却装置按照第一预设策略向所述冷却管路中通入液体，包括：控制所述水泵的转速为设定转速并控制所述节温器的开度为设定开度，以使所述水泵的转速达到设定转速，且使得流入所述水泵中的液体未流经所述散热器。12.根据权利要求11所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制所述冷却装置关闭，包括：分别获取所述第八管路中进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度；确定进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度的差值；在进入所述电池电堆的液体和流出所述电池电堆的液体的温度的差值在预设范围内的情况下，控制所述节温器和所述水泵关闭。13.根据权利要求11所述的燃料电池发动机的吹扫控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在以第一预设策略调节控制所述水泵的转速和所述节温器的开度的情况下，若在第二设定时长内所述水泵的转速未达到所述设定转速，和/或所述节温器的开度未达到所述设定开度，则控制所述水泵和所述节温器关闭。

技术总结
本申请涉及一种燃料电池发动机的吹扫控制方法。燃料电池发动机系统包括：冷却装置，冷却装置包括经过燃料电池发动机的电池电堆内部的冷却管路；该方法包括：在电池电堆停止工作的情况下，控制冷却装置按照第一预设策略向冷却管路中通入液体，以对冷却管路进行吹扫；在进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内的情况下，控制冷却装置关闭。通过冷却管路的液体流动，调节燃料电池电堆内部的温度，当进入电池电堆的液体和流出电池电堆的液体的温度差值在预设范围内时，代表燃料电池电堆内部的温度的均衡性较好，整体的温度保持一致，避免电池电堆局部温度过低而出现结冰的状况，保证燃料电池发动机的冷启动的条件较好。动的条件较好。动的条件较好。


技术研发人员：陈坤 陈首刚 张鹏 王明卿 丛开多
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/7