[發(fā)明專利]燃料電池的供氣控制方法、裝置和系統(tǒng)以及軌道車輛

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810474879.1
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108598527B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軍;田慶;李艷昆;牟曉莎;劉玉文;韓慶軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/0438;H01M8/04746;H01M8/04992
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;董文倩

本發(fā)明公開了一種燃料電池的供氣控制方法、裝置和系統(tǒng)以及軌道車輛。其中，該方法包括：基于預(yù)設(shè)的過量系數(shù)持續(xù)輸入反應(yīng)氣體至燃料電池，其中，預(yù)設(shè)的過量系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；當(dāng)目標(biāo)對象的工作功率增大時，實時或定時檢測當(dāng)前的過量系數(shù)是否小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；如果檢測到的過量系數(shù)小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)，則將當(dāng)前的過量系數(shù)調(diào)高至預(yù)設(shè)的過量系數(shù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的燃料電池在用電量需求增大時響應(yīng)速度比較慢的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種燃料電池的供氣控制方法、裝置和系統(tǒng)以及軌道車輛。

背景技術(shù)

燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，通過將燃料和空氣分別送進燃料電池，便可產(chǎn)生電能。由于燃料電池在反應(yīng)過程中不涉及燃燒，其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制，可以達到很高的發(fā)電效率。因此，燃料電池作為一種無污染、熱轉(zhuǎn)換率高的新型能源，被廣泛應(yīng)用于有軌電車和地鐵的供電系統(tǒng)中，為車廂中的空調(diào)、照明燈、電視等設(shè)施供電。

在燃料電池供電過程中，當(dāng)用電器的工作功率增大時，需要提高燃料電池的供電電流。為了提高燃料電池的供電電流，現(xiàn)有技術(shù)采用的方案是根據(jù)用電器當(dāng)前的工作功率，計算出需要輸給燃料電池的氫氣和空氣的反應(yīng)流量，再根據(jù)當(dāng)前實時檢測的氫氣和空氣的流量，來調(diào)節(jié)輸入到燃料電池的氫氣和空氣流量，從而提升燃料電池的供電功率。由于上述方案在用電器工作功率增大以后，才根據(jù)用電器當(dāng)前的工作功率計算出需要增加的氫氣流量和空氣流量，來調(diào)節(jié)輸入到燃料電池的氫氣和空氣流量，這個過程中，電流的變化在微秒級別，而氣流調(diào)節(jié)速度在秒級別，因而，燃料電池的響應(yīng)存在一定的延時，會造成燃料電池的響應(yīng)速度較慢的結(jié)果。

針對上述的現(xiàn)有的燃料電池在用電量需求增大時響應(yīng)速度比較慢問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種燃料電池的供氣控制方法、裝置和系統(tǒng)以及軌道車輛，以至少解決現(xiàn)有的燃料電池在用電量需求增大時響應(yīng)速度比較慢的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種燃料電池的供氣控制方法，包括：基于預(yù)設(shè)的過量系數(shù)持續(xù)輸入反應(yīng)氣體至燃料電池，其中，預(yù)設(shè)的過量系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；當(dāng)目標(biāo)對象的工作功率增大時，實時或定時檢測當(dāng)前的過量系數(shù)是否小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；如果檢測到的過量系數(shù)小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)，則將當(dāng)前的過量系數(shù)調(diào)高至預(yù)設(shè)的過量系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種燃料電池的供氣控制裝置，包括：輸入模塊，用于基于預(yù)設(shè)的過量系數(shù)持續(xù)輸入反應(yīng)氣體至燃料電池，其中，預(yù)設(shè)的過量系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；第一檢測模塊，用于當(dāng)目標(biāo)對象的工作功率增大時，實時或定時檢測當(dāng)前的過量系數(shù)是否小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；控制模塊，用于如果檢測到的過量系數(shù)小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)，則將當(dāng)前的過量系數(shù)調(diào)高至預(yù)設(shè)的過量系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種燃料電池的供氣控制系統(tǒng)，包括：燃料電池，用于在軌道車輛上電之后，為軌道車輛的輔助系統(tǒng)供電；氣體輸入裝置，與上述燃料電池連接，用于基于預(yù)設(shè)的過量系數(shù)持續(xù)輸入反應(yīng)氣體至燃料電池，其中，預(yù)設(shè)的過量系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；控制器，與上述氣體輸入裝置連接，用于當(dāng)目標(biāo)對象的工作功率增大時，如果檢測到的過量系數(shù)小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)，則將當(dāng)前的過量系數(shù)調(diào)高至預(yù)設(shè)的過量系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種軌道車輛，包括上述燃料電池的供氣控制系統(tǒng)。

在本發(fā)明實施例中，采用輸入燃料電池的氣流量大于實際需求值的方式，通過基于預(yù)設(shè)的過量系數(shù)持續(xù)輸入反應(yīng)氣體至燃料電池，其中，預(yù)設(shè)的過量系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；當(dāng)目標(biāo)對象的工作功率增大時，實時或定時檢測當(dāng)前的過量系數(shù)是否小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)；如果檢測到的過量系數(shù)小于等于標(biāo)準(zhǔn)過量系數(shù)，則將當(dāng)前的過量系數(shù)調(diào)高至預(yù)設(shè)的過量系數(shù)，達到了當(dāng)用電器功率增大時，燃料電池可以以較快的反應(yīng)速度提供所需的功率的目的，從而實現(xiàn)了提升燃料電池的響應(yīng)速度的技術(shù)效果，進而解決了現(xiàn)有的燃料電池在用電量需求增大時響應(yīng)速度比較慢的技術(shù)問題。