[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011151123.7
• 申請日: 2020-10-25
• 公開（公告）號: CN112133940A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅欣;汪飛杰;郭洋;劉帥鋒;谷軍
• 申請（專利權(quán)）人: 河南豫氫動(dòng)力有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04664;H01M8/04746
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 楊杰

本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制系統(tǒng)及方法，包括空壓機(jī)、增濕器、閥門R1、閥門R2、三通閥T1與閥門R3；所述空壓機(jī)經(jīng)管路分別連接閥門R1與增濕器的第一入口，所述增濕器的第一出口與燃料電池的空氣入口之間設(shè)置有閥門R2，燃料電池的空氣出口經(jīng)管路依次連接三通閥T1與閥門R3，所述閥門R3與閥門R1共同連接到排氣口。本發(fā)明通過相關(guān)的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控空氣進(jìn)入燃料電池的參數(shù)，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的電動(dòng)閥以達(dá)到控制燃料電池空氣入口參數(shù)的效果以及實(shí)現(xiàn)更多的燃料電池系統(tǒng)空氣路控制策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來燃料電池的發(fā)展越來越受到大眾的關(guān)注，其中又以質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用最為廣泛。燃料電池是一種通過氫氣和空氣中的氧氣反應(yīng)生成水和電子的裝置，然而氣體的壓力、溫度、流量、濕度會(huì)比較直觀的影響燃料電池的性能。水的生成主要在燃料電池的空氣路，目前普遍利用空氣出口帶出來的水通過增濕器加濕進(jìn)入燃料電池的空氣。

通常情況下，燃料電池系統(tǒng)空氣路只有一條主路，沒有旁路去配合空氣的導(dǎo)流，此時(shí)空氣路全靠調(diào)節(jié)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速去控制，空氣路控制策略可實(shí)施的方法較少。不同情況下空氣路運(yùn)行參數(shù)比較難控制，不利于燃料電池性能穩(wěn)定以及更長的使用年限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制系統(tǒng)及方法，用于實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)空氣路壓力、流量、濕度可調(diào)節(jié)，以適配不同燃料電池的不同功率等級的需求。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、增濕器、閥門R1、閥門R2、三通閥T1與閥門R3；所述空壓機(jī)經(jīng)管路分別連接閥門R1與增濕器的第一入口，所述增濕器的第一出口與燃料電池的空氣入口之間設(shè)置有閥門R2，燃料電池的空氣出口經(jīng)管路依次連接三通閥T1與閥門R3，所述閥門R3與閥門R1共同連接到排氣口。

優(yōu)選的，所述閥門R1、閥門R2與閥門R3均為電動(dòng)蝶閥。

優(yōu)選的，所述三通閥T1為電動(dòng)三通閥。

優(yōu)選的，所述閥門R1的出口處設(shè)置有流量計(jì)F2。

優(yōu)選的，所述空壓機(jī)的進(jìn)口處設(shè)置有流量計(jì)F1。

優(yōu)選的，所述三通閥T1與增濕器的第二入口連接，所述增濕器的第二出口與閥門R3連接。

優(yōu)選的，所述燃料電池的空氣出口設(shè)置有濕度傳感器H2。

優(yōu)選的，所述燃料電池的空氣入口設(shè)置有壓力傳感器P與濕度傳感器H1。

一種燃料電池系統(tǒng)空氣路控制方法，包括如下步驟：

步驟S1，接收到系統(tǒng)啟動(dòng)的指令后，空壓機(jī)運(yùn)行，關(guān)閉閥門R1與三通閥T1，閥門R2與閥門R3全開；

步驟S2，檢測空壓機(jī)是否發(fā)生喘振，若是，則空壓機(jī)停止運(yùn)行，閥門R1、閥門R3、三通閥T1全開，閥門R2全關(guān)，待停機(jī)后閥門R1、閥門R2、閥門R3全關(guān)，三通閥T1全開；若否，則燃料電池系統(tǒng)正常運(yùn)行，執(zhí)行步驟S3；

步驟S3，判斷空氣壓力P與空氣流量F是否正常，若異常，則執(zhí)行步驟S4；若正常，則執(zhí)行步驟S5；

步驟S4，當(dāng)空氣壓力P與空氣流量F均達(dá)到預(yù)設(shè)的最大值時(shí)，降低空壓機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)空氣壓力P達(dá)到預(yù)設(shè)最大值，且空氣流量F達(dá)到預(yù)設(shè)的最小值時(shí)，提高閥門R3開度，降低閥門R1開度；當(dāng)空氣壓力P達(dá)到預(yù)設(shè)最小值，且空氣流量F達(dá)到預(yù)設(shè)的最大值時(shí)，降低閥門R3開度，提高閥門R1開度；當(dāng)空氣壓力P及空氣流量F均達(dá)到預(yù)設(shè)的最小值時(shí)，提高空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。