[發明專利]一種燃料電池系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110282387.4
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112820912A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 劉小青;鄧佳;梁未棟
• 申請（專利權）人: 中山大洋電機股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04828
• 分類號: H01M8/04828;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/22;H01M8/2457
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所(普通合伙) 44255
• 代理人: 古冠開

1.一種燃料電池系統，包括電堆模塊(201)、燃料電池系統控制器(202)和氫氣路系統(203)，其特征在于：所述的氫氣路系統(203)包括截止閥(1)、第一比例閥(2)、引射器(4)、濕度傳感器(5)和第二比例閥(7)，其中：

外部高壓氫氣經過截止閥(1)、第一比例閥(2)和引射器(4)進入電堆模塊(201)的氫氣入口，濕度傳感器(5)檢測進入電堆模塊(201)的氫氣入口的氫氣濕度并將信號送到燃料電池系統控制器(202)；電堆模塊(201)的氫氣出口通過第一支路連接到引射器(4)的回氫引射口(41)，第一支路安裝第二比例閥(7)，第一比例閥(2)、第二比例閥(7)受燃料電池系統控制器(202)控制，燃料電池系統控制器(202)根據濕度傳感器(5)發送過來的信號來控制第一比例閥(2)和第二比例閥(7)，達到控制進入電堆模塊(201)的氫氣入口的氫氣濕度。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統，其特征在于：電堆模塊(201)的氫氣出口還通過第二支路連接到引射器(4)的回氫引射口(41)，第二支路上安裝水氣分離器(9)，水氣分離器(9)分離出來的氫氣輸送到引射器(4)的回氫引射口(41)，水氣分離器(9)分離出來的水通過排水閥組件(10)排泄出氣，排水閥組件(10)受燃料電池系統控制器(202)控制。

3.根據權利要求2所述的一種燃料電池系統，其特征在于：電堆模塊(201)的氫氣出口處安裝第二壓力傳感器(8)，第二壓力傳感器(8)將壓力信號輸送到燃料電池系統控制器(202)控制。

4.根據權利要求3所述的一種燃料電池系統，其特征在于：第一比例閥(2)與引射器(4)之間設置第一壓力傳感器(3)檢測氫氣壓力，第一壓力傳感器(3)將壓力信號輸送到燃料電池系統控制器(202)，當壓力過高時，燃料電池系統控制器(202)控制泄壓閥(6)將氫氣排放出去。

5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種燃料電池系統，其特征在于：電堆模塊(201)處于低功率運行時，電堆模塊(201)的氫氣入口的氫氣濕度小于第一設定值H1，燃料電池系統控制器(202)將第二比例閥(7)開啟至最大開度。

6.根據權利要求1或2或3或4所述的一種燃料電池系統，其特征在于：電堆模塊(201)處于高功率運行時，電堆模塊(201)的氫氣入口的氫氣濕度大于第二設定值H2，燃料電池系統控制器(202)關閉第二比例閥(7)。

7.根據權利要求1或2或3或4所述的一種燃料電池系統，其特征在于：當電堆模塊(201)的氫氣入口的濕度大于第一設定值H1而小于第二設定值H2時，燃料電池系統控制器(202)根據燃料電池預先標定的運行功率與所需氫氣濕度之間的對應函數值，來實時控制第二比例閥(7)的開啟開度。

8.根據權利要求2所述的一種燃料電池系統，其特征在于：所述的排水閥組件(10)由排水閥(101)、加熱片(102)和溫度傳感器(103)構成，加熱片(102)和溫度傳感器(103)分別安裝在排水閥(101)上，加熱片(102)對排水閥(101)進行加熱，溫度傳感器(103)實時檢測排水閥(101)的溫度，將檢測的溫度信號傳遞到燃料電池系統控制器(202)。

9.根據權利要求8所述的一種燃料電池系統，其特征在于：在低溫狀態下，燃料電池系統控制器(202)根據溫度傳感器(103)的溫度反饋，來控制加熱片(102)的開啟和停止。

10.根據權利要求4所述的一種燃料電池系統，其特征在于：泄壓閥(6)的輸出端與排水閥組件(10)的排水口連接，氫氣壓力過高時，氫氣直接泄放到排水口中排出。

11.一種燃料電池系統的控制方法，包括燃料電池系統，其特征在于：燃料電池系統是上述權利要求2至權利要求10所述任意一項燃料電池系統，所述氫氣循環系統的控制方法包括如下步驟：

步驟一：開機啟動自檢，濕度傳感器檢測電堆進氫入口氫氣濕度是否小于第一設定值H1，如果是，則進入步驟二，如果否，則跳過步驟二直接進入步驟三；

步驟二：燃料電池系統控制器開啟第二比例閥，增大第一支路進氣量；

步驟三：濕度傳感器檢測電堆模塊的進氫入口的濕度是否大于第二設定值H2，如果是，則進入步驟四，如果否，則跳過步驟四直接進入步驟五；

步驟四：燃料電池系統控制器調節第二比例閥，減小第一支路的進氣量，增大第二支路的進氣量；

步驟五：濕度傳感器檢測電堆模塊的進氫入口的濕度是否大于第一設定值H1,小于第二設定值H2，如果是，則進入步驟六，如果否，則返回步驟三；

步驟六：燃料電池系統控制器根據燃料電池系統功耗變化，實時調節第二比例閥的開度，保證濕度使電堆模塊的進氫入口的濕度在H1和H2之間,其中H1＜H2；

步驟七：燃料電池系統進入正常工作模式。