[發明專利]一種集成冷卻加濕功能的燃料電池系統裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202010960972.0
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112086663B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 馬秋玉;趙洪輝;趙子亮;秦曉津;蘆巖;李鑫宇;曲祿成;黃興;丁天威
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04119;H01M8/04701;H01M8/04828
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

1.一種集成冷卻加濕功能的燃料電池系統裝置的控制方法，其特征在于，所述的集成冷卻加濕功能的燃料電池系統裝置包括沿空氣流向依次連接的壓縮裝置、集成式加濕冷卻裝置和燃料電池，所述集成式加濕冷卻裝置內部設置有中通膜管；

所述的集成式加濕冷卻裝置與燃料電池的連接管路上沿空氣流向依次連接有流量調節閥和空氣干燥裝置；

所述的集成式加濕冷卻裝置還與輸送裝置循環連接，冷卻液通過輸送裝置以外循環形式對集成式加濕冷卻裝置進行加濕冷卻；

所述的燃料電池系統裝置還包括檢測控制模組，所述檢測控制模組分別與壓縮裝置、燃料電池、流量調節閥和輸送裝置電性連接；所述檢測控制模組分別獲取進入集成式加濕冷卻裝置的空氣溫度和燃料電池內濕度，根據空氣溫度控制輸送裝置的轉速，根據燃料電池內的濕度控制流量調節閥的開度；

所述的集成式加濕冷卻裝置的空氣出口端通過流量調節閥引出相互獨立的空氣進氣管路和空氣干燥管路，所述的空氣進氣管路和空氣干燥管路的出口端均接入燃料電池；

所述的檢測控制模組包括檢測模塊，所述的檢測模塊包括設置于燃料電池上的濕度傳感器和設置于集成式加濕冷卻裝置進氣端的溫度傳感器，所述溫度傳感器用于檢測進入集成式加濕冷卻裝置的空氣溫度，所述濕度傳感器用于檢測燃料電池內濕度；

所述的檢測控制模組還包括分別與所述溫度傳感器和濕度傳感器電性連接的控制模塊，所述的控制模塊分別反饋控制所述輸送裝置和所述流量調節閥；所述控制模塊用于分別接收溫度傳感器和濕度傳感器發出的信號，根據溫度傳感器信號反饋控制輸送裝置的轉速，根據濕度傳感器信號反饋控制流量調節閥的開度；

所述的控制方法包括：

S100、獲取進入集成式加濕冷卻裝置的空氣溫度，進入步驟S101；

S101、控制模塊根據獲取到的空氣溫度，以及溫度閾值，計算空氣降溫所需要的散熱量，進入步驟S102；

S102、控制模塊根據步驟S101計算得到的散熱量調節水泵轉速，進入步驟S200進行邏輯判斷；

S200、濕度傳感器采集燃料電池內濕度并傳輸至控制模塊，控制模塊邏輯判斷燃料電池內濕度是否高于濕度閾值，如果判斷結果為是，進入步驟S202；如果判斷結果為否，進入步驟S201；

S201、通過調節流量調節閥，關閉空氣干燥管路，冷卻加濕后的空氣不經干燥直接進入燃料電池，進入步驟S300；

S202、控制模塊根據燃料電池內濕度與濕度閾值之間的差值，調節流量調節閥的開度，通過空氣干燥裝置對進入燃料電池的空氣進行干燥，進入S300；

S300、燃料電池內的空氣溫度和濕度滿足工作要求，流程結束。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的集成式加濕冷卻裝置包括殼體，所述殼體內部設置有至少兩個的中通膜管，空氣流經中通膜管與冷卻液進行冷卻加濕，冷卻加濕后的空氣進入燃料電池。

3.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，冷卻液在所述中通膜管外部對中通膜管內流經的空氣進行冷卻加濕，冷卻液中的水分擴散進入中通膜管對空氣進行加濕。

4.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述的中通膜管平行排布。

5.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述的中通膜管材質為聚四氟乙烯的陽離子交換膜。

6.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述空氣干燥管路上設置有所述空氣干燥裝置。

7.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的集成式加濕冷卻裝置和輸送裝置通過循環管路循環連接，所述的循環管路上還設置有散熱裝置。

8.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的系統裝置還包括與所述的燃料電池出口端連接的尾氣處理裝置。

9.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的壓縮裝置的進口端連接有空氣過濾器。