[發(fā)明專利]一種燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110106688.1
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112803042B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊毅;周安健;鄧承浩;陳金銳;樊敏;冉洪旭;黃書隆;楊磊
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶長安新能源汽車科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04302;H01M8/04492
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明公開一種燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制方法，包括：（1）燃料電池系統(tǒng)啟動，若是常溫開機(jī)，則進(jìn)入步驟（2）；若是低溫啟動，則增濕器不進(jìn)行增濕，使用干燥空氣對電堆進(jìn)行低溫開機(jī)吹掃，直至達(dá)到常溫開機(jī)條件；（2）計算增濕基礎(chǔ)量、增濕補(bǔ)償量，兩者相加得到實(shí)際進(jìn)氣增濕量，與增濕器的準(zhǔn)許最大增濕量比較，取小得到實(shí)際的增濕量，控制增濕器；（3）實(shí)時判斷燃料電池需求功率是否大于0，若是，則循環(huán)執(zhí)行步驟（1）和（2）對進(jìn)氣增濕量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；若否，則進(jìn)入關(guān)機(jī)流程。本發(fā)明通過識別環(huán)境溫度、空氣入堆溫度、電堆交流阻抗和油門踏板來控制電堆是否需要增濕和增濕量的大小，使燃料電池電堆在低溫啟動工況下，使用干燥空氣對電堆進(jìn)行吹掃不對進(jìn)堆空氣進(jìn)行增濕，吹掃時間短，燃料利用率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池汽車控制技術(shù)，具體涉及燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制技術(shù)。

背景技術(shù)

燃料電池電堆正常運(yùn)行過程中，質(zhì)子交換膜處在水浸潤的環(huán)境中，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜由陽極到陰極和氧離子結(jié)合，生成水分子，完成電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生電能。質(zhì)子交換膜的含水量對燃料電池電堆的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命都具有非常重要的影響，質(zhì)子交換膜含水量過低不僅影響電堆輸出特性，還會對膜的壽命造成不可逆的損傷。

現(xiàn)有技術(shù)解決上述問題的方法是，主要采取外部膜增濕器的方式進(jìn)行增濕，依賴于設(shè)計階段膜增濕器與燃料電池堆的濕度匹配來保證電堆所需濕度，該增濕方式的缺點(diǎn)在于空氣入堆濕度不可控，導(dǎo)致燃料電池堆不能工作在最佳的濕度條件下，從而影響整個燃料電池系統(tǒng)性能及耐久性。雖然，給膜增濕器增加旁通支路可實(shí)現(xiàn)局部工況濕度可控，但由于該方式對干濕空氣分配管道直徑的要求很高，很難達(dá)到濕度靈活可控的要求，故最終采用本發(fā)明專利進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)空氣入堆濕度控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制方法及系統(tǒng)，通過識別環(huán)境溫度、空氣入堆溫度、電堆交流阻抗和油門踏板來控制電堆是否需要增濕和增濕量的大小，使電堆濕度更加穩(wěn)定，減小對質(zhì)子交換膜的損傷，提高燃料利用率。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，

一種燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制方法，其包括如下步驟：

（1）燃料電池系統(tǒng)啟動，判斷是進(jìn)入常溫開機(jī)還是低溫啟動，若是常溫開機(jī)，則進(jìn)入步驟（2）；若是低溫啟動，則增濕器不進(jìn)行增濕，使用干燥空氣對電堆進(jìn)行低溫開機(jī)吹掃，直至達(dá)到常溫開機(jī)條件；

（2）計算增濕基礎(chǔ)量、增濕補(bǔ)償量，兩者相加得到實(shí)際進(jìn)氣增濕量，與增濕器的準(zhǔn)許最大增濕量比較，取小得到實(shí)際的增濕量，控制增濕器；

（3）實(shí)時判斷燃料電池需求功率是否大于0，若是，則循環(huán)執(zhí)行步驟（1）和（2）對進(jìn)氣增濕量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；若否，則進(jìn)入關(guān)機(jī)流程。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）中，所述增濕基礎(chǔ)量是通過整車控制器通過采集到的空氣入堆溫度和電堆交流阻抗查表計算得到。

所述增濕補(bǔ)償量是根據(jù)駕駛員需求功率偏移量查表計算得到，所述駕駛員需求功率偏移量通過采集到的油門踏板開度，由整車控制模塊查表計算得到。

進(jìn)一步，本方法還包括步驟（4），關(guān)機(jī)流程；

先判斷是選擇常溫關(guān)機(jī)還是低溫關(guān)機(jī)，若是常溫關(guān)機(jī)模式，則對電堆進(jìn)行吹掃關(guān)機(jī)，增濕器不對進(jìn)堆空氣進(jìn)行增濕；若是低溫關(guān)機(jī)，則對電堆進(jìn)行吹掃關(guān)機(jī)，增濕器不對進(jìn)堆空氣進(jìn)行增濕；低溫關(guān)機(jī)的吹掃時間是常溫關(guān)機(jī)的吹掃時間的2-10倍。

本發(fā)明還提供一種燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制系統(tǒng)，其包括，

整車控制器，所述整車控制器包括存儲單元和處理單元，所述存儲單元中存儲有指令，所述指令用于使得所述處理單元能夠執(zhí)行以上所述的燃料電池汽車進(jìn)氣增濕量控制方法。

溫度傳感器：采集環(huán)境溫度、電堆溫度、空氣進(jìn)堆溫度，轉(zhuǎn)化為電信號輸出給整車控制器。