[發明專利]一種燃料電池供氣溫度控制系統及方法

有效

• 申請號: 201711486039.9
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108199062B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 黃若;吳定宸;王騰飛;陳輝;張磊;殷鵬
• 申請（專利權）人: 萍鄉市慧成精密機電有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04701;B60L58/30;B60L58/32
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 李奎書

本發明公開了一種燃料電池供氣溫度控制系統，包括燃料電池電控單元、流量傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和壓力傳感器；流量傳感器用于檢測空氣壓縮機出口處的流量；第一溫度傳感器用于檢測空氣壓縮機出口處的溫度；燃料電池電控單元用于將所述流量與預設流量范圍進行比較，并根據比較結果調整空氣壓縮機的轉速，以及還用于將所述溫度與預設溫度范圍進行比較，并根據比較結果調整中冷器的流量；第二溫度傳感器用于檢測中冷器出口處的溫度；壓力傳感器用于檢測中冷器出口處的氣壓；燃料電池電控單元還用于根據中冷器出口處的溫度和氣壓確定中冷器的冷卻效果是否合格。本發明能夠提高壓縮空氣對工況的動態響應，簡化后續加濕器的控制。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池供氣溫度控制系統及方法。

背景技術

燃料電池是一種電化學裝置，依靠陰極的氧化劑氣體和陽極的燃料氣體之間的電化學反應產生電力，不受卡諾循環的效率限制，在反應氣體充足的情況下可以連續長時間運轉，并且無污染、零排放。近年來，將燃料電池技術應用于各類電力設備上的研究已經受到了各國政府、企業和科研機構的重視。

作為反應物之一的陰極氧化劑氣體，其壓力、流量、溫度、濕度等參數對整個燃料電池系統的性能具有直接的影響。高效率運行的燃料電池需要適宜的氧化劑氣體供給。此外，當燃料電池的運行環境或運行工況發生變化時，尤其是對于目前燃料電池用于汽車、飛機等載運工具上時，其輸出的電功率需要隨著載運工具的負荷變化而進行變化，所以燃料電池不僅需要具有功率密度大(體積小、質量輕)等優點，其更需要良好的動態響應特性，在燃料電池的供氣系統同樣也需要具有良好的動態響應特性，故而需要對其不同工況下進行精確的控制。

研究表明，高壓、大流量的空氣供應對提高現有燃料電池發動機的功率輸出具有明顯的效果。與其他類型的空氣壓縮機相比，高效、結構緊湊的離心式空氣壓縮機具有顯著的優勢，并且，借助于已經商業化、大批量生產的車用渦輪增壓制造技術，可以大幅度降低成本、迅速規模化生產燃料電池空氣供應系統。

現有的對燃料電池增壓空氣進行冷卻的方法有：

1)在空氣壓縮機中設置冷卻水道，即通過布置在空氣壓縮機上的冷卻水道實現對增壓空氣的冷卻(專利號CN-104948503A空氣壓縮機以及具有空氣壓縮機的燃料電池系統)。

2)在空氣壓縮機與加濕器之間簡單的加入中冷器，只是為了簡單地降低壓縮空氣的溫度，并未給出對壓縮空氣溫度進行精確控制的方法(專利號CN-103840181A用于燃料電池的壓縮空氣冷卻裝置)。

3)直接將高溫壓縮氣體供入加濕器中，由加濕器依靠噴入小水滴氣化吸熱來降低壓縮氣體的高溫(專利號CN-102931422A一種車用燃料電池空氣供給裝置的控制方法)。

上述的方案雖然都對燃料電池的高溫壓縮空氣進行了冷卻，但是并未對壓縮空氣到達加濕器的溫度進行有效的控制，并且動態響應效果差，在加濕器中的工作復雜。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種燃料電池供氣溫度控制系統及方法，使壓縮空氣在到達加濕器之前就到達一個穩定的溫度區間，提高壓縮空氣對工況的動態響應，簡化后續加濕器的控制。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種燃料電池供氣溫度控制系統，用于對供氣單元進行溫度控制，所述供氣單元包括空氣壓縮機、中冷器和加濕器，所述燃料電池供氣溫度控制系統包括燃料電池電控單元、流量傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和壓力傳感器；

所述流量傳感器用于檢測所述空氣壓縮機出口處的流量，并發送給所述燃料電池電控單元；

所述第一溫度傳感器用于檢測所述空氣壓縮機出口處的溫度，并發送給所述燃料電池電控單元；