[發明專利]一種燃料電池空氣濕度調節系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110239103.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113067015B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 馬義;張劍;李波;尚偉華;張明凱
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04828
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;王虹

1.一種燃料電池空氣濕度調節控制方法，其特征在于，包括以下步驟：采集電堆(100)陰極運行數據，獲得入口處的實際空氣濕度RH，將運行數據處理得到當前工況下入口處的目標空氣濕度RH₀，當RH＞RH₀時計算實際空氣濕度RH與目標空氣濕度RH₀的差值ΔRH，根據ΔRH進行聯合控制來調節電堆(100)陰極入口空氣濕度，所述聯合控制包括控制可使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向混排器(6)的泄壓閥(7)、控制可使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向電堆(100)陰極入口的入口調濕閥(9)、控制可使將進入增濕器(5)的廢空氣旁通向混排器(6)的出口調濕閥(10)、控制向電堆(100)陰極提供新鮮空氣的空壓機(3)；

得到當前工況下入口處的目標空氣濕度RH₀方法包括：

采集電堆(100)陰極入口處的實際空氣濕度RH、實際空氣溫度T、實際空氣壓力P以及空壓機(3)輸送的空氣流量G、電堆(100)陰極的實際含水量Q₁、電堆實際電流值I；

根據I和T查表得到電堆標準含水量Q₀，當實際含水量Q₁＞電堆標準含水量Q₀時，計算實際含水量Q₁與電堆內標準含水量Q₀的差值再除以修正時間T后得到每秒的電堆含水量修正值Q₂，修正時間T為根據I、Q₁、RH查表得到；

根據實際空氣濕度RH、實際空氣溫度T、實際空氣壓力P、空氣流量G計算得到電堆(100)陰極每秒的入口空氣含水量Q3，當Q3＞Q₂時，計算每秒的入口空氣含水量Q3與電堆含水量修正值Q₂差值得到每秒的含水量待消耗值ΔQ，根據ΔQ、空氣流量G、實際空氣溫度T、實際空氣壓力P計算得到空氣濕度目標值RH₀。

2.如權利要求1所述的燃料電池空氣濕度調節控制方法，其特征在于，根據ΔRH進行聯合控制的方法包括：預設數值0＜a＜b＜c≤100％，

當b＞ΔRH≥a時，開啟入口調濕閥(9)并控制開度，使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向電堆(100)陰極入口；或開啟出口調濕閥(10)并控制開度，使將進入增濕器(5)的廢空氣部分旁通向混排器(6)；

當c＞ΔRH≥b時，全開入口調濕閥(9)，使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向電堆(100)陰極入口，同時開啟出口調濕閥(10)并控制開度，使將進入增濕器(5)的廢空氣部分旁通向混排器(6)；

當ΔRH≥c時，提高進入電堆(100)陰極的空氣溫度，全開入口調濕閥(9)，使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向電堆(100)陰極入口，同時全開出口調濕閥(10)，使將進入增濕器(5)的廢空氣部分旁通向混排器(6)。

3.如權利要求2所述的燃料電池空氣濕度調節控制方法，其特征在于，所述提高進入電堆(100)陰極的空氣溫度方法為：提高空壓機(3)轉速，控制泄壓閥(7)開啟使將進入增濕器(5)的新鮮空氣部分旁通向混排器(6)，保持空壓機(3)提速前后出口壓力以及進入電堆(100)陰極的空氣流量一致。

4.如權利要求2所述的燃料電池空氣濕度調節控制方法，其特征在于，開啟入口調濕閥(9)時根據差值ΔRH和電堆實際電流值I來確定開度，開啟出口調濕閥(10)時根據差值ΔRH和電堆實際電流值I來確定開度。