[發明專利]一種燃料電池系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011147117.4
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112234231A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 周鴻波;郭志陽;陸建山;劉志洋;劉小婭
• 申請（專利權）人: 金華氫途科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04029;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04701;H01M8/04746
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 徐金杰

1.一種燃料電池系統，其特征在于，包括電堆（1），氫氣回路（2）、空氣回路（3）、冷卻回路（4）、控制模塊（5）和環境監測模塊（6），所述氫氣回路（2）、空氣回路（3）、冷卻回路（4）均與電堆（1）相連，所述控制模塊（5）接收各回路以及環境監測模塊（6）的信息，并且通過計算對各回路進行調控；

所述氫氣回路（2）包括進氣管、第一壓力控制器（201）、水氣分離器（202）、循環泵（203）、壓力開關（204）以及排氣管，所述第一壓力控制器（201）和壓力開關（204）均設置在進氣管上，所述進氣管、電堆（1）、排氣管依次連通，所述循環泵（203）設置在進氣管與排氣管之間，兩個水氣分離器（202）分別設置在循環泵（203）入口端和出口端的管路上，且兩個水氣分離器（202）均通過電磁閥連接至排氣管，所述循環泵（203）入口端的管路上還設有與排氣管連接的電磁閥；

所述空氣回路（3）包括進氣管路、空壓機（301）、陰極流量控制模塊（302）、增濕器（303）、節氣門（304）與排氣管路，所述進氣管路、空壓機（301）、增濕器（302）以及電堆（1）入口端依次通過管路連接，所述電堆（1）的出口端依次與增濕器（302）、節氣門（304）以及排氣管路連通，且陰極流量控制模塊（302）與電堆相連的管路為常閉，與空壓機（301）和排氣管路相連的管路以及空壓機（301）本身為常通，陰極流量控制模塊（302）與電堆（1）、增濕器（303）、排氣管路之間通過控制模塊（5）進行開度控制；

所述冷卻回路（4）包括第二壓力控制器（401）、加熱器（402）、多模組散熱模塊（403）和流量控制模塊（404），所述第二壓力控制器（401）與電堆（1）的入口端連接，所述電堆（1）的出口端分別連接到加熱器（402）、多模組散熱模塊（403），所述流量控制模塊（404）分別與第二壓力控制器（401）、加熱器（402）、多模組散熱模塊（403）連通，且通過控制模塊（5）進行開度控制。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述循環泵（203）出口端的水氣分離器（202）上的電磁閥為常開電磁閥（205），且常開電磁閥（205）之后的管路上還設有單向閥（208）。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述循環泵（203）入口端的水氣分離器（202）上的電磁閥為常閉排水閥（206），所述循環泵（203）入口端的管路上的電磁閥為常閉排氣閥（207）；所述水氣分離器（202）上還設有液位傳感器（209）。

4.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述陰極流量控制模塊（302）為四通閥，包括一個進氣口和三個出氣口，所述進氣口與空壓機（301）連通，三個出氣口分別與電堆（1）、增濕器（303）、排氣管路連通。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述陰極流量控制模塊（302）采用二通閥和三通閥中的一種或多種串并聯組合的結構。

6.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述排氣管路上還設有傳感器，所述傳感器與控制模塊（5）連接。

7.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述冷卻回路還包括去離子器（405）和水箱（406），所述水箱（406）的出口端與第二壓力控制器（401）連接，所述水箱（406）的兩個進口端均與電堆（1）的出口端連接，且其中一個進口端還設置有去離子器（405）。

8.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于，所述控制模塊（5）包括計算部（501）與執行信號生成部（502），計算部（501）接收環境監測模塊（6）提供的環境溫度與車輛運行速度參數，同時還從設置在電堆（1）進、出口的溫度、壓力傳感器中獲得冷卻回路的實時溫度、壓力，計算部（501）最終計算出的參數匯總到執行信號生成部（502），執行信號生成部（502）發送信號給第一壓力控制器（201）、第二壓力控制器（401）、流量控制模塊（404）、加熱器（402）以及多模組散熱模塊（403）。