[發(fā)明專(zhuān)利]一種車(chē)用燃料電池系統(tǒng)及其空氣供給控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110235641.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115020749B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維國(guó);蔣尚峰;張龍海;劉宇琛;余陽(yáng)陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 宇通客車(chē)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04089
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04007;H01M8/04746
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發(fā)明涉及一種車(chē)用燃料電池及其空氣供給控制方法，屬于燃料電池控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)在燃料電池陰極空氣入口和電堆外殼的通風(fēng)口交匯處設(shè)置可調(diào)三通閥，根據(jù)踏板開(kāi)度的增量控制通入陰極反應(yīng)腔體和電堆殼體通風(fēng)口的空氣流量的大小，使得司機(jī)在加速時(shí)，使燃料電池能夠快速獲得大量的空氣用于反應(yīng)，以滿足加速時(shí)對(duì)燃料電池功率的需求。解決了在燃料電池車(chē)輛快速加載過(guò)程中空氣壓縮機(jī)無(wú)法快速跟隨功率需求，避免快速加載過(guò)程中陰極反應(yīng)氣體不足造成燃料電池的損傷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車(chē)用燃料電池及其空氣供給控制方法，屬于燃料電池控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

燃料電池車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中，司機(jī)會(huì)頻繁操作油門(mén)踏板和制動(dòng)踏板對(duì)車(chē)輛的起動(dòng)、加速、勻速、減速等進(jìn)行控制，目前針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的功率控制，一般是將油門(mén)踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)傳遞給整車(chē)控制器，整車(chē)控制器根據(jù)踏板信號(hào)的強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)前車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)，解析為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)功率，通過(guò)車(chē)載通訊網(wǎng)絡(luò)，將目標(biāo)功率發(fā)送給燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制器接收到目標(biāo)功率后，調(diào)整氫氣的供給和空氣的供給，同時(shí)調(diào)整燃料電池的功率輸出，滿足整車(chē)的功率需求。但是該方法存在燃料電池響應(yīng)慢，無(wú)法及時(shí)跟蹤整車(chē)的功率需求，尤其是司機(jī)需要較快的加載速度時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)油門(mén)踏板-整車(chē)控制器-燃料電池控制器-空壓機(jī)等燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)物料供給機(jī)構(gòu)的傳遞，加上空壓機(jī)本身也存在加載速度的制約，無(wú)法快速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，造成無(wú)法快速滿足車(chē)輛加速帶來(lái)的瞬間大功率的需求。

例如申請(qǐng)公布號(hào)為CN108177539A的專(zhuān)利申請(qǐng)文件，該文件公開(kāi)了一種燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的空氣壓縮系統(tǒng)及控制方法，根據(jù)駕駛員的扭矩需求，計(jì)算得到燃料電池的目標(biāo)空氣流量，并結(jié)合流量傳感器實(shí)時(shí)采集的提供給所述燃料電池的空氣的流量，控制電控節(jié)流閥使得提供給燃料電池的空氣的流量為所述目標(biāo)空氣流量。實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同扭矩需求為燃料電池提供精確的空氣流量，進(jìn)而減小了不必要的電量損耗，增大了整車(chē)的續(xù)航里程，該方法一定程度上可以增加燃料電池的空氣供給速度，但需要額外增加空氣儲(chǔ)氣罐，在車(chē)上不易布置，且僅依靠進(jìn)氣空氣壓縮機(jī)對(duì)儲(chǔ)氣罐進(jìn)行加壓，壓力較小，無(wú)法在快速加載時(shí)有效釋放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種車(chē)用燃料電池及其空氣供給控制方法，以解決目前燃料電池車(chē)輛快速加載過(guò)程中空氣壓縮機(jī)無(wú)法快速跟隨功率需求的問(wèn)題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種車(chē)用燃料電池系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)、中冷器、增濕器和設(shè)置在殼體內(nèi)的燃料電池電堆，空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮氣體經(jīng)中冷器和增濕器進(jìn)入燃料電池電堆，其特征在于，該系統(tǒng)還包括可調(diào)三通閥，所述可調(diào)三通閥的輸入口與中冷器的輸出口連通，可調(diào)三通閥的一個(gè)輸出口連接到增濕器的進(jìn)口，經(jīng)增濕器進(jìn)入燃料電池電堆，可調(diào)三通閥的另一個(gè)輸出口連接到殼體的通風(fēng)口，可調(diào)三通閥由燃料電池控制系統(tǒng)根據(jù)加速踏板信號(hào)的大小進(jìn)行控制，燃料電池控制系統(tǒng)用于在加速踏板的加速增量大于第一設(shè)定閾值時(shí)，控制三通閥的開(kāi)度，使進(jìn)入燃料電池電堆的空氣的比例增大。

本發(fā)明通過(guò)在燃料電池陰極空氣入口和電堆外殼的通風(fēng)口交匯處設(shè)置可調(diào)三通閥，根據(jù)踏板開(kāi)度的增量控制通入陰極反應(yīng)腔體和電堆殼體通風(fēng)口的空氣流量的大小，使得司機(jī)在加速時(shí)，使燃料電池能夠快速獲得大量的空氣用于反應(yīng)，以滿足加速時(shí)對(duì)燃料電池功率的需求。解決了在燃料電池車(chē)輛快速加載過(guò)程中空氣壓縮機(jī)無(wú)法快速跟隨功率需求，避免快速加載過(guò)程中陰極反應(yīng)氣體不足造成燃料電池的損傷。

進(jìn)一步地，當(dāng)燃料電池控制系統(tǒng)獲取的加速踏板的加速增量大于第二設(shè)定閾值時(shí)，控制可調(diào)三通閥的開(kāi)度為0，使空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣全部進(jìn)入燃料電池電堆，并提高空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述第二設(shè)定閾值大于第一設(shè)定閾值，所述的第一設(shè)定閾值為0。

進(jìn)一步地，當(dāng)燃料電池控制系統(tǒng)接收到車(chē)輛啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)燃料電池進(jìn)入怠速或按照整車(chē)的需求功率運(yùn)行，并控制可調(diào)三通閥的開(kāi)度為初始值。

進(jìn)一步地，當(dāng)空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速后，燃料電池控制系統(tǒng)控制可調(diào)三通閥的開(kāi)度恢復(fù)為初始值。