[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910197686.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN110021765A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳國氫新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/04828;H01M8/04992
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，包括：獲取進(jìn)入燃料電池的氫氣流量對(duì)應(yīng)的目標(biāo)流量值；根據(jù)目標(biāo)流量值將燃料電池系統(tǒng)切換至第一控制模式或第二控制模式；其中，第一控制模式為通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氫氣循環(huán)泵中電機(jī)的第一轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料電池的氫氣流量的模式；第二控制模式為通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燃料電池的進(jìn)氣閥的開度以調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料電池的氫氣流量的模式；根據(jù)第一控制模式或第二控制模式調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料電池的氫氣流量。本發(fā)明還提供了一種燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明使燃料電池能夠?qū)崟r(shí)地調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料電池的氫氣流量，可以調(diào)節(jié)電池內(nèi)的水相對(duì)平衡，提高了氫氣的利用率，還提高氫氣循環(huán)泵的抗干擾、控制精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)時(shí)性，延長了燃料電池的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

氫燃料電池指的是質(zhì)子交換膜燃料電池。燃料電池系統(tǒng)工作時(shí)，保證質(zhì)子交換膜的陽極、陰極中的水相對(duì)平衡，對(duì)電堆的使用壽命有非常重要。適量的水分子可以攜帶氫質(zhì)子通過膜到達(dá)陰極，當(dāng)水含量過低，電堆中質(zhì)子交換膜會(huì)過干，阻礙氫質(zhì)子的有效傳輸；反之，當(dāng)水含量過高會(huì)產(chǎn)生水淹現(xiàn)象，阻礙多孔介質(zhì)中氣體的擴(kuò)散，導(dǎo)致電堆輸出電壓降低。另外，從陰極側(cè)穿透到陽極的雜質(zhì)氣體不斷累積，會(huì)對(duì)電堆的性能壽命造成影響。

針對(duì)以上過干、水淹和氣體滲透的問題，一般采用排氫的方法，氫氣在排出時(shí)可以將電堆內(nèi)部生成的水和累積的雜質(zhì)氣體排出，保持系統(tǒng)中水平衡。然而，排氫的抗干擾能力、控制精度及動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)時(shí)性較差，排氫頻率、響應(yīng)太低，容易導(dǎo)致堵水和雜質(zhì)氣體累積，從而導(dǎo)致電堆性能、壽命下降；排氫頻率太高，非常浪費(fèi)氫氣，氫氣外排過多，尾排氫氣濃度增大，嚴(yán)重時(shí)帶來潛在危險(xiǎn)。為保證質(zhì)子交換膜燃料電池穩(wěn)定高效運(yùn)行，同時(shí)提高氫氣利用率，通常采用氫氣循環(huán)的方法，即氫氣把電堆內(nèi)部生成的水帶出后，經(jīng)水氣分離裝置將液態(tài)水分離，再將氫氣循環(huán)送回到電堆陽極重復(fù)使用，同時(shí)對(duì)新鮮氫氣進(jìn)行加濕。

目前大多系統(tǒng)采用的是線控脈沖寬度調(diào)制或者電壓模擬量控制，存在以下的問題：首先，在燃料電池系統(tǒng)工作中容易造成電磁干擾或者傳導(dǎo)干擾控制信號(hào)問題；其次，氫氣循環(huán)泵的流量是由電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，上述控制方式容易導(dǎo)致控制精度不夠或者批量產(chǎn)品一致性問題；再次，上述控制方式控制實(shí)時(shí)響應(yīng)、控制信息、故障信息需求無法滿足使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的控制方法，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)氫氣循環(huán)泵中電機(jī)的轉(zhuǎn)速或燃料電池中氫氣的流量，具有較好的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

一方面，本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池和氫氣循環(huán)泵，包括：

獲取進(jìn)入所述燃料電池的氫氣流量對(duì)應(yīng)的目標(biāo)流量值；

根據(jù)所述目標(biāo)流量值將所述燃料電池系統(tǒng)切換至第一控制模式或第二控制模式；其中，所述第一控制模式為通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述氫氣循環(huán)泵中電機(jī)的第一轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述燃料電池的氫氣流量的模式；所述第二控制模式為通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述燃料電池的進(jìn)氣閥的開度以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述燃料電池的氫氣流量的模式；

根據(jù)所述第一控制模式或所述第二控制模式調(diào)節(jié)進(jìn)入所述燃料電池的氫氣流量。

其中，所述獲取進(jìn)入所述燃料電池的氫氣流量對(duì)應(yīng)的目標(biāo)流量值，包括：

獲取所述燃料電池系統(tǒng)需要輸出的功率；

根據(jù)所述功率獲取目標(biāo)流量值。

其中，所述根據(jù)所述目標(biāo)流量值將所述燃料電池系統(tǒng)切換至第一控制模式或第二控制模式，包括：

若所述目標(biāo)流量值小于預(yù)設(shè)值，則切換至第一控制模式；

若所述目標(biāo)流量值大于或等于所述預(yù)設(shè)值，則切換至第二控制模式。

其中，所述根據(jù)所述目標(biāo)流量值將所述燃料電池系統(tǒng)切換至第一控制模式或第二控制模式，包括：