CN114361539B - 尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法，能够获取燃料电池的实时工作参数，根据实时工作参数进行计算，并独立的控制所述尾排循环***进行气体循环环，进而保证整个燃料电池工作过程中的排气动作依据燃料电池的实时工作参数进行动态调整，保证了燃料电池的尾气的循环利用效率，提升了燃料电池的尾气利用率。

Description

尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法。

背景技术

燃料电池是将化学能转化成电能的装置，主要包括燃料供应***、氧化剂供应、水热管理以及电控单元等***。质子交换膜燃料电池的工作原理是在阳极通入加湿后的高纯度氢气，在阴极通入加湿后的空气或者氧气。高纯度氢气在阳极催化层作用下生成氢离子和电子，阳极生成的氢离子会以水合氢离子的形式通过质子交换膜到达阴极，氧气在阴极催化剂的作用下与水合氢离子结合生成水并放出热量，电子从外电路由阳极流向阴极即产生电流。

为了保证燃料电池的使用效率，通常会在燃料电池中设计尾排循环***，其原理在于将阳极反应堆中生成的高浓度氢气通过氢气引射器形成二次气流重新输入到阳极反应堆中，将阳极反应堆中生成的水重新输入到氢气加湿器中，实现水和氢气的循环利用。

相关技术中，对于氢气和水的循环利用过程的方式是定期进行尾气的循环，但由于实际工作过程中，反应堆中对氢气和水的循环效率会受到多种实时工况而被动态影响，采用定期循环的方式燃料电池反应堆的实际工作效率并不高。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法，能够解决相关技术中燃料电池的尾排循环***的控制方法的实际工作效率不高的问题。

第一方面，本申请提供一种尾排循环***的排气控制方法，用于燃料电池，所述燃料电池包括反应堆、氢气加湿器和气水分离器；所述反应堆具有阳极进口和阳极出口；所述氢气加湿器具有第一氢气进口和第一湿氢气出口；所述第一湿氢气出口与所述阳极进口连接；所述气水分离器具有第一尾气进口和第一干氢气出口；所述阳极出口与所述第一尾气进口连接；

所述尾排循环***包括进料支路、排气支路和第一支路；所述进料支路连接于所述第一氢气进口，用于向所述反应堆提供一次气流；所述排气支路连接于所述第一干氢气出口，用于向外界排气；所述第一支路连接于所述进料支路和所述排气支路之间，用于向所述进料支路提供二次气流；

所述排气控制方法包括步骤：

在燃料电池处于安全工况下判断二次气流的浓度是否超过第一预设阈值；

若是，控制排气支路停止向外界排气；若否，则计算第一支路的第一排气周期及第一开启时长；

当所述尾排循环***的第一安全工况运行时间等于所述第一排气周期时，控制所述排气支路以所述第一开启时长向外界排气；

其中，第一安全工况运行时间为所述尾排循环***在二次气流的浓度未达到所述第一预设阈值时在安全工况下的运行时长。

上述尾排循环***的排气控制方法，能够获取燃料电池的实时工作参数，根据实时工作参数进行计算，并独立的控制尾排循环***进行气体循环，进而保证整个燃料电池工作过程中的排气动作依据燃料电池的实时工作参数进行动态调整，保证了燃料电池的尾气的循环利用效率，提升了燃料电池的尾气利用率。

在一些实施例中，所述第一预设阈值为所述排气支路允许排气浓度极限临界值的70％-85％。

在一些实施例中，所述排气支路的所述第一排气周期通过以下公式获得，

t_dur1＝(1.36×10⁴-I_out+34.3×H_delt-0.02×H_delt ²)×a₁；

其中，

t_dur1为所述第一排气周期；

I_out为反应堆的出堆电流；；

H_delt为标定参数；

a₁为第一修正参数。

在一些实施例中，a₁＝(3726-0.21×T_out+2.1×10^-5×T_out ²)÷4096；

其中，

T_out为所述反应堆阳极出口的温度。

在一些实施例中，所述排气支路的第一开启时长通过以下公式计算获得：

t₀₁＝120.3+14.1×Q_g-0.1×P_in+8.1×10^-5×Q_g ²-1.9×10^-3×Q_g×P_in+1.8×10^-5×P_in ²；

其中，

t₀₁为所述第一开启时长；

Q_g为所述排气支路排气动作的需求驱动电流；

P_in为所述反应堆的阳极进口的压力。

第二方面，本申请还提供一种尾排循环***的排液控制方法，所述用于燃料电池包括反应堆、氢气加湿器和气水分离器；所述反应堆具有阳极进口和阳极出口；所述氢气加湿器具有第一水进口和第一湿氢气出口；所述第一湿氢气出口与所述阳极进口连接；所述气水分离器具有第一尾气进口和第一水出口；所述阳极出口与所述第一尾气进口连接；

所述尾排循环***包括第二支路，所述第二支路连接于所述第一水出口和所述第一水进口，用于向所述氢气加湿器补充水；

所述控制方法包括步骤：

在燃料电池处于安全工况下计算第二支路的第二排液周期及第二开启时长；

判断所述第二支路的存储水量是否超过第二预设阈值；

若是，控制所述第二支路以所述第二开启时长向所述氢气加湿器补充水；若否，则当所述尾排循环***的第二安全工况运行时间等于所述第二排液周期时，控制所述第二支路以所述第二开启时长向所述氢气加湿器补充水；

其中，所述第二安全工况运行时间为所述尾排循环***在第二支路的存储水量未超过所述第二预设阈值时，在安全工况下的运行时长。

在一些实施例中，所述第二预设阈值为所述第二支路的储存水上限的75％-85％。

在一些实施例中，所述第二支路的所述第二排液周期的计算公式为：；

t_dur2＝(2×10⁴-48.9×I_out+0.05×I_out ²)×a₂×50；

其中，

t_dur2为所述第二排液周期

I_out为反应堆的出堆电流；

a₂为第二修正参数。

在一些实施例中，a₂的取值范围为0.8-1.2。

在一些实施例中，所述第二开启时长为0.8s-1.2s。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一实施例中尾排循环***的结构图；

图2为本申请一实施例中尾排循环***的排气控制方法的流程图；

图3为本申请一实施例中尾排循环***的排液控制方法的流程图。

具体实施方式中的附图标号如下：

反应堆1、进氢堆压力传感器11、出氢堆温度传感器12；

氢气加湿器2、气水分离器3；

进料支路4、储氢罐41、氢气调节阀42；

排气支路5、排气阀51、尾排氢浓度传感器52；

第一支路6、出氢堆压力传感器61、氢气引射器62；

第二支路7、储水罐71、液位传感器72、排液阀73。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法，可以应用于质子交换膜燃料电池的尾气循环***之中。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

如背景技术所述，燃料电池是将化学能转化成电能的装置，主要包括燃料供应***、氧化剂供应、水热管理以及电控单元等***。质子交换膜燃料电池的工作原理是在阳极通入加湿后的高纯度氢气，在阴极通入加湿后的空气或者氧气。高纯度氢气在阳极催化层作用下生成氢离子和电子，阳极生成的氢离子会以水合氢离子的形式通过质子交换膜到达阴极，氧气在阴极催化剂的作用下与水合氢离子结合生成水并放出热量，电子从外电路由阳极流向阴极即产生电流。

为了保证燃料电池的使用效率，通常会在燃料电池中设计尾排循环***，其原理在于将阳极反应堆中生成的高浓度氢气通过氢气引射器形成二次气流重新输入到阳极反应堆中，将阳极反应堆中生成的水重新输入到氢气加湿器中，实现水和氢气的循环利用。

相关技术中，对于氢气和水的循环利用过程的方式是定期进行尾气的循环，但由于实际工作过程中，反应堆中对氢气和水的循环效率会受到多种实时工况而被动态影响，采用定期循环的方式燃料电池反应堆的实际工作效率并不高。

基于以上考虑，为了解决燃料电池的尾排循环***的工作效率的问题，发明人经过深入研究，提出了一种尾排循环***的排气控制方法及其排液控制方法。

图1示出了本申请一实施例中尾排循环***的结构图。

请参阅图1，本申请实施例公开的燃料电池包括包括反应堆1、氢气加湿器2和气水分离器3。

反应堆1具有阳极进口和阳极出口，氢气加湿器2具有第一氢气进口和第一湿氢气出口，第一湿氢气出口与阳极进口连接。气水分离器3具有第一尾气进口和第一干氢气出口，阳极出口与第一尾气进口连接。尾排循环***包括进料支路4、排气支路5和第一支路6。进料支路4连接于第一氢气进口，用于向反应堆1提供一次气流。排气支路5连接于第一干氢气出口，用于向外界排气。第一支路6连接于进料支路4和排气支路5之间，用于向进料支路4提供二次气流。

具体地，燃料电池还包括储氢罐41、氢气调节阀42、氢气引射器62、出氢堆压力传感器61、排气阀51、尾排氢浓度传感器52。

储氢罐连接于进料支路的一端，用于为反应堆提供一次气流。氢气调节阀42设于进料支路4上，且位于储氢罐41的下游，用于对从氢气调节阀42出来的氢气的流量大小进行调节。

出氢堆压力传感器61设于第一支路6上，且位于气水分离器3的下游，用于测量气水分离器3中所分离出的氢的压力。氢气引射器62同时设于进料支路4和第一支路6上，由于从储氢罐41内出来的一次气流具有更高的流速和压力，第一支路6的二次气流具有较低的流速和压力，当一次气流经过氢气引射器62时，能够将二次气流吸入并进行混合以同时输送至氢气加湿器2中。氢气加湿器2能够对氢气进行加湿，以保证反应气体满足反应条件。

排气阀51设于排气支路5上，且排气阀51与出氢堆压力传感器61和氢气引射器62并联，用于实现排气支路5的排气动作。尾排氢浓度传感器52设于排气支路5上，用于测量从排气阀51中排出的氢气的浓度。当排气阀51开启时，排气支路5向外界排气；当排气阀51关闭时，排气支路5停止向外界排气，第一支路6向进料支路4提供二次气流。

图2示出了本申请一实施例中尾排循环***的排气控制方法的流程图。

请参阅图2，本申请所提供的排气控制方法包括步骤：

S11:在燃料电池处于安全工况下判断二次气流的浓度是否超过第一预设阈值；

具体地，二次气流为第一支路6上的氢气流，由气水分离器3分离出来，从第一干氢气出口进入到第一支路中。二次气流的浓度由尾排氢浓度传感器52测得，由于第一支路6和排气支路5是相联通的，因此第一支路6上的气流浓度和排气支路5上的气流浓度相等。此外，高浓度的氢气属于易燃易爆气体，因此当二次气流的浓度过高时，需要强制进行气体循环。

S12:若是，控制排气支路5停止向外界排气；

具体地，当排气阀51开启时，排气支路5开始向外界排气。当排气阀51关闭时，排气支路5停止向外界排气，此时，气水分离器3中所分离出的气体全部成为二次气流，进入到进料支路4中，为反应堆1提供反应原料。

S13:若否，则计算第一支路6的第一排气周期及第一开启时长；

具体地，第一排气周期为在当前工况下所计算得到的排气周期，第一开启时长为在当前工况下所计算得到的需要进行气体循环的时间长度。其中，第一安全工况运行时间为整个尾排循环***在尾排氢浓度未达到第一预设阈值时在安全工况下的运行时长。

S14：当尾排循环***的第一安全运行时间等于第一排气周期时，控制排气支路5以第一开启时长向外界排气；

其中，第一安全工况运行时间为尾排循环***在二次气流的浓度未达到第一预设阈值时在安全工况下的运行时长。。

具体地，控制排气支路5以第一开启时长向外界排气的方式为控制排气阀51开启。

可以理解，当排气阀51开启时，气水分离器3中所分离出的气体不再全部进入到进料支路4中形成二次气流，而是通过排气阀51排放到外界。在实际使用状态中，排气阀51中的气体会排放到空气出电堆管路。

在一些实施例中，第一预设阈值为排气支路5允许排气浓度极限临界值的70％-85％。

具体地，由于排气支路5所排出的气体为气态的氢气，当氢气浓度过高，容易引发***的危险，因此若当排气支路5的排气浓度达到允许排气浓度极限临界值的70％-85％时，需对燃料电池的尾排循环***进行强制排气循环。第一预设阈值为排气支路5允许排气浓度极限临界值的70％-85％，可选地，第一阈值能够取允许排气浓度极限临界值的70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、85％。

可以理解，排气支路5的排气浓度即为二次气流的浓度，由尾排氢浓度传感器52测得。

在一些实施例中，排气支路的第一排气周期通过以下公式获得；

t_dur1＝(1.36×10⁴-I_out+34.3×H_delt-0.02×H_delt ²)×a₁；

其中，

t_dur1为所述第一排气周期；

I_out为反应堆1的出堆电流；；

H_delt为标定参数；

a₁为第一修正参数。

具体地，第一排气周期的计算结果为排气支路5进行排气的周期，反应堆1的出堆电流为燃料电池的反应堆1所输出的电流，标定参数为一常数，其取值为0％-100％，可选地，标定参数的值可选为0％、20％、40％、60％、80％、100。第一修正参数是在理论值的情况下针对实际反应参数情况所引入的修订参数。

在一些实施例中，a₁＝(3726-0.21×T_out+2.1×10^-5×T_out ²)÷4096；

其中，

T_out为反应堆1阳极出口的温度。

具体地，反应堆1阳极出口的温度由出氢堆温度传感器12获取，根据出氢堆温度传感器12所获得的阳极出口的温度能够按以上公式计算得到第一修正参数。

在一些实施例中，排气支路5的第一开启时长通过以下公式计算获得：

t₀₁＝120.3+14.1×Q_g-0.1×P_in+8.1×10^-5×Q_g ²-1.9×10^-3×Q_g×P_in+1.8×10^-5×P_in ²；

其中，

t₀₁为所述第一开启时长；

Q_g为所述排气支路5排气动作的需求驱动电流；

P_in为所述反应堆1的阳极进口的压力。

具体地，排气支路5以第一开启时长排出气体，排气阀51以第一开始时长保持与外界连通并进行气体排放，排气支路5排气动作的需求驱动电流根据反应堆1当前的实际运行功率所计算获取。

进一步地，本申请中的燃料电池还包括进气堆压力传感器，进气堆压力传感器连接于氢气加湿器2的第一湿氢气出口和反应堆1的阳极进口所连接的管路之间，用于获取阳极反应堆1的阳极进口的压力。

在另一个实施例中，请参阅图1，本申请还提供一种尾排循环***的排液控制方法，燃料电池包括反应堆1、氢气加湿器2和气水分离器3。反应堆1具有阳极进口和阳极出口，氢气加湿器2具有第一水进口和第一湿氢气出口；第一湿氢气出口与阳极进口连接，气水分离器3具有第一尾气进口和第一水出口；阳极出口与第一尾气进口连接。尾排循环***包括第二支路7，第二支路7连接于第一水出口和第一水进口，用于向氢气加湿器2补充水。

燃料电池还包括储水罐71和排液阀73，储水罐71和排液阀73均连接于第二支路7上，储水罐71的第二水进口和第二水出口与氢气加湿器2的第一水进口连接，且储水罐71上设有液位传感器72，用于获取储水罐71的液位。排液阀73连接于储水罐71的第二水出口和氢气加湿器2的第一水进口所连接的管路上。

其中，当排液阀73开启时，第二支路7向氢气加湿器2补充水；当排液阀73关闭时，储水罐71存储水，第二支路7停止向氢气加湿器2补充水。

图3示出了本申请一实施例中尾排循环***的排液控制方法的流程图。

请参阅图3，本申请所提出的排液控制方法包括步骤：

S21:在燃料电池处于安全工况下计算第二支路7的第二排液周期及第二开启时长；

具体地，第二排气周期为在当前工况下所计算得到的排气周期，第二开启时长为在当前工况下所计算得到的需要进行气体循环的时间长度。第二安全工况运行时间为整个尾排循环***在安全工况下的运行时长。

S22:判断第二支路7的存储水量是否超过第二预设阈值；

具体地，第二支路7的存储水量为储水罐71中所容纳的水量，由于储水罐内的储水容量有限，因此当第二支路7的存储水量超过了一定的值(第二预设阈值)时，需要进行强制液体循环。第二支路7的储水量由储液罐上的液位传感器72所获取。

S23:若是，控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水；

具体地，控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水的方式是控制排液阀73开启。此时，储水罐71中的液体流向氢气加湿器2的第一水进口。

S24:若否，则当尾排循环***的第二安全工况运行时间等于第二排液周期时，控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水；

其中，第二安全工况运行时间为尾排循环***在第二支路的存储水量未超过第二预设阈值时，在安全工况下的运行时长。

具体地，当第二安全工况运行时间等于第二排液周期时，整个尾排循环***到达了排液周期，需要进行排液动作。控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水的方式是控制排液阀73开启。此时，储水罐71中的液体流向氢气加湿器2的第一水进口。

在一些实施例中，第二预设阈值为第二支路7的储存水上限的75％-85％。

可以理解，第二支路7上的储水结构为储水罐71，储水罐71的储存水的上限受到其容积的影响，为了保证第二支路7的储水罐71不被损坏，当第二支路7的存储水量超过一定值时，需要进行强制排液循环。

在一些实施例中，第二预设阈值为第二支路7的储存水上限的75％-85％。

可选地，第二阈值为第二支路7的储存水上限的76％、78％、80％、82％、85％。

在一些实施例中，第二支路7的第二排液周期的计算公式为：

t_dur2＝(2×10⁴-48.9×I_out+0.05×I_out ²)×a₂×50；

其中，

t_dur2为所述第二排液周期

I_out为反应堆1的出堆电流；

a₂为第二修正参数。

具体地，第二排液周期的计算结果为第二支路7的储水罐71进行排液的周期，反应堆1的出堆电流为燃料电池的反应堆1所输出的电流，第二修正参数是在理论值的情况下针对实际反应参数情况所引入的修订参数。

在一些实施例中，a₂的取值范围为0.8-1.2。

可选地，a₂的取值可为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。

在一些实施例中，第二开启时长为0.8s-1.2s。

可选地，第二开启时长可为0.8s、0.9s、1.0s、1.1s、1.2s。

可以理解，当燃料电池的尾排循环***工作时，排气控制方法和排液控制方法可同时执行，且相互独立并互不影响。

基于同样的发明构思，针对上述所提出的尾气循环排气控制方法，本申请还提供一种尾排循环***的排气方法的控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个尾排循环***的排气方法的控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于尾气循环排气控制方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种尾排循环***的排气方法的控制装置，包括第一判断模块、第一控制模块、第一计时模块、第二判断模块和第二控制模块。

其中：

第一判断模块，用于在安全工况下判断尾排氢浓度传感器52所测得的二次气流浓度是否超过了第一预设阈值。

第一控制模块，用于当第一判断模块判断二次气流浓度超过了第一预设阈值时，控制排气支路5停止向外界排气。

第一计时模块，用于记录第一安全工况运行时间。

第二判断模块，用于判断第一安全工况运行时间是否等于第一排气周期。

第二控制模块，用于当尾排循环***的第一安全工况运行时间等于第一排气周期时，控制排气支路5以第一开启时长向外界排气。

基于同样的发明构思，针对上述所提出的尾气循环排液控制方法，本申请还提供一种尾排循环***的排液方法的控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个尾排循环***的排液方法的控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于尾气循环排液控制方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种尾排循环***的排液方法的控制装置。包括第二计时模块、第三判断模块、第三控制模块、第四判断模块合第四控制模块。

其中：

第二计时模块，用于在燃料电池处于安全工况下记录第二安全工况运行时间。

第三判断模块，用于判断第二支路7的存储水量是否超过第二预设阈值。

第三控制模块，用于当第三判断单元判断第二支路7的存储水量超过第二预设阈值时，控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水。

第四判断模块，用于判断第二安全工况运行时间是否等于第二排液周期。

第四控制模块，用于当第三判断单元判断第二支路7的存储水量未超过第二预设阈值，且第四判断模块判断尾排循环***的第二安全工况运行时间等于第二排液周期时，控制第二支路7以第二开启时长向氢气加湿器2补充水。

可以理解，当燃料电池的尾排循环***工作时，尾排循环***的排气控制方法和排液控制方法同时执行，排气控制方法的控制装置和排液方法的控制装置可以同时工作，且相互独立并互不影响。

上述尾排循环***的排气方法的控制装置和尾排循环***的排液方法的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及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，如上所述的各实施例所涉及的流程图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。

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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种尾排循环***的排气控制方法，用于燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括反应堆、氢气加湿器和气水分离器；所述反应堆具有阳极进口和阳极出口；所述氢气加湿器具有第一氢气进口和第一湿氢气出口；所述第一湿氢气出口与所述阳极进口连接；所述气水分离器具有第一尾气进口和第一干氢气出口；所述阳极出口与所述第一尾气进口连接；

所述尾排循环***包括进料支路、排气支路和第一支路；所述进料支路连接于所述第一氢气进口，用于向所述反应堆提供一次气流；所述排气支路连接于所述第一干氢气出口，用于向外界排气；所述第一支路连接于所述进料支路和所述排气支路之间，用于向所述进料支路提供二次气流；

所述控制方法包括步骤：

在燃料电池处于安全工况下判断二次气流的浓度是否超过第一预设阈值；

若是，控制排气支路停止向外界排气；若否，则计算第一支路的第一排气周期及第一开启时长；

当所述尾排循环***的第一安全工况运行时间等于所述第一排气周期时，控制所述排气支路以所述第一开启时长向外界排气；

其中，第一安全工况运行时间为所述尾排循环***在二次气流的浓度未达到所述第一预设阈值时在安全工况下的运行时长；

所述排气支路的所述第一排气周期通过以下公式获得，

t_dur1＝(1.36×10⁴-I_out+34.3×H_delt-0.02×H_delt ²)×a₁；

其中，

t_dur1为所述第一排气周期；

I_out为反应堆的出堆电流；

H_delt为标定参数；

a₁为第一修正参数，a₁＝(3726-0.21×T_out+2.1×10^-5×T_out ²)÷4096；

其中，

T_out为所述反应堆阳极出口的温度；

所述排气支路的第一开启时长通过以下公式计算获得：

t₀₁＝120.3+14.1×Q_g-0.1×P_in+8.1×10^-5×Q_g ²-1.9×10^-3×Q_g×P_in+1.8×10^-5×P_in ²；

其中，

t₀₁为所述第一开启时长；

Q_g为所述排气支路排气动作的需求驱动电流；

P_in为所述反应堆的阳极进口的压力。

2.根据权利要求1所述的尾排循环***的排气控制方法，其特征在于，所述第一预设阈值为所述排气支路允许排气浓度极限临界值的70％-85％。

3.一种尾排循环***的排液控制方法，用于燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括反应堆、氢气加湿器和气水分离器；所述反应堆具有阳极进口和阳极出口；所述氢气加湿器具有第一水进口和第一湿氢气出口；所述第一湿氢气出口与所述阳极进口连接；所述气水分离器具有第一尾气进口和第一水出口；所述阳极出口与所述第一尾气进口连接；

所述尾排循环***包括第二支路，所述第二支路连接于所述第一水出口和所述第一水进口，用于向所述氢气加湿器补充水；

所述控制方法包括步骤：

在燃料电池处于安全工况下计算第二支路的第二排液周期及第二开启时长；

判断所述第二支路的存储水量是否超过第二预设阈值；

若是，控制所述第二支路以所述第二开启时长向所述氢气加湿器补充水；若否，则当所述尾排循环***的第二安全工况运行时间等于所述第二排液周期时，控制所述第二支路以所述第二开启时长向所述氢气加湿器补充水；

其中，所述第二安全工况运行时间为所述尾排循环***在第二支路的存储水量未超过所述第二预设阈值时，在安全工况下的运行时长；

所述第二支路的所述第二排液周期的计算公式为：

t_dur2＝(2×10⁴-48.9×I_out+0.05×I_out ²)×a₂×50；

其中，

t_dur2为所述第二排液周期

I_out为反应堆的出堆电流；

a₂为第二修正参数，a₂的取值范围为0.8-1.2；

所述第二开启时长为0.8s-1.2s。

4.根据权利要求3所述的尾排循环***的排液控制方法，其特征在于，所述第二预设阈值为所述第二支路的储存水上限的75％-85％。