[發(fā)明專利]一種燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113097533A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹志偉;林業(yè)發(fā);吳炎花;王志斌;熊宇;徐吉林;錢超;倪蕾蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04119
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 王英

1.一種燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

空氣輸入單元、壓力控制單元、控制器和濕度控制單元，所述濕度控制單元包括進氣旁通閥、濕度傳感器和膜增濕器，其中：

所述空氣輸入單元連接所述進氣旁通閥和所述膜增濕器，用于將空氣分別輸入給所述膜增濕器和所述進氣旁通閥；

所述濕度傳感器，用于檢測所述燃料電池的電堆的電堆濕度并傳輸給所述控制器；

所述控制器，用于根據(jù)所述電堆濕度和目標濕度調(diào)節(jié)所述進氣旁通閥的開度；

所述壓力控制單元，用于基于所述控制器的壓力控制策略調(diào)節(jié)所述燃料電池的空氣入堆壓力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣輸入單元包括空濾、空壓機、中冷器、流量計，其中：

所述空濾設(shè)置在所述空壓機的空氣入口一側(cè)，用于對進入所述空壓機的空氣進行過濾處理；

所述流量計，用于對所述空壓機出口流量進行檢測，得到空氣流量檢測結(jié)果并傳輸給所述控制器；

所述控制器，還用于基于所述空氣流量檢測結(jié)果和目標空氣流量控制所述空壓機的轉(zhuǎn)速；

所述中冷器設(shè)置在所述空壓機出口處，用于對所述空壓機出口空氣進行降溫處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣輸入單元還包括直排閥和第一傳感器：

所述第一傳感器，用于采集所述空壓機出口處的第一檢測壓力并傳輸給所述控制器；

所述控制器，用于在所述系統(tǒng)功率小于功率閾值時，基于所述第一檢測壓力和第一目標壓力調(diào)節(jié)所述直排閥的開度；

所述直排閥連接在所述空壓機后端，用于排空所述空壓機出口的空氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制單元包括第二傳感器和節(jié)氣門，其中：

所述第二傳感器，用于采集所述電堆周圍環(huán)境的第二檢測壓力，并將所述第二檢測壓力傳輸出給所述控制器；

所述控制器，用于根據(jù)所述第二檢測壓力和第二目標壓力，調(diào)節(jié)所述節(jié)氣門的開度，以使所述節(jié)氣門排出所述電堆周圍的空氣；

所述節(jié)氣門的空氣入口端還連接所述直排閥的空氣出口端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濕度控制單元還包括尾氣旁通閥，所述尾氣旁通閥的空氣出口端接通所述節(jié)氣門的空氣入口端，所述尾氣旁通閥用于將所述電堆周圍的空氣輸出給所述節(jié)氣門；

所述控制器還用于，當所述系統(tǒng)冷啟動時，調(diào)整所述空壓機的轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速、控制所述節(jié)氣門的開度為最大開度、關(guān)閉所述進氣旁通閥并打開所述尾氣旁通閥。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于：

基于以下目標流量確定公式，確定所述目標空氣流量：

F_{air_req}＝電流*節(jié)數(shù)*a*空氣計量比/(b*c*F)

其中，所述F_{air_req}表示所述目標空氣流量；所述電流表示所述燃料電池的電流；所述a、所述b和所述c均為常量、所述空氣計量比為預(yù)設(shè)值、所述節(jié)數(shù)標識所述燃料電池的總數(shù)量、所述F表示法拉第常數(shù)；

基于以下轉(zhuǎn)速確定公式，確定所述空壓機的轉(zhuǎn)速：

AC_{_speed}＝K_p(F_{air_req}-F_{air_set})+k_i(F_{air_req}-F_{air_set})+K_d(F_{air_req}-F_{air_set})

其中，所述AC_{_speed}表示所述空壓機的轉(zhuǎn)速；所述K_p表示所述電流對應(yīng)的第一系數(shù)；所述k_i表示所述電流對應(yīng)的第二系數(shù)；所述K_d表示所述電流對應(yīng)的第三系數(shù)；所述F_{air_req}為所述目標空氣流量；所述F_{air_set}為所述空氣流量檢測結(jié)果。