一种燃料电池的控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种燃料电池的控制系统，其中，所述燃料电池的控制系统包括：氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置、电堆冷却及低温加热装置和控制装置，所述氢气端水汽循环装置设置在燃料电池电堆的阳极端，所述空气端空气供给装置设置在燃料电池电堆的阴极端，所述电堆水分监控装置和所述电堆冷却及低温加热装置均与所述燃料电池电堆连接，所述氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置和电堆冷却及低温加热装置均与所述控制装置通信连接。本实用新型专利技术提供的燃料电池的控制系统能够有效去除燃料电池内过多的液态水，延长电堆寿命。

A Fuel Cell Control System

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的控制系统
本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池的控制系统。
技术介绍
随着燃料电池技术的发展，燃料电池在解决成本与寿命后成为其商业化的关键因素后，是其环境适应性，而燃料电池的电堆及其系统的低温储存和启动是其关键性性能之一。由于燃料电池工作后，其会在电堆以及其系统中存在大量液态水及水蒸汽，当燃料电池在外界环境温度低于零度时，留在电堆及其系统中水会结冰，所结的冰会对电堆中的膜电极组件造成致命伤害，有时会刺穿电池中的质子交换膜；其次会堵塞气体管道和流场流道，使电池流体流通不畅，对电池性能及寿命造成影响。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种燃料电池的控制系统，以解决现有技术中的问题。作为本技术的一个方面，提供一种燃料电池的控制系统，其中，所述燃料电池的控制系统包括：氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置、电堆冷却及低温加热装置和控制装置，所述氢气端水汽循环装置设置在燃料电池电堆的阳极端，所述空气端空气供给装置设置在燃料电池电堆的阴极端，所述电堆水分监控装置和所述电堆冷却及低温加热装置均与所述燃料电池电堆连接，所述氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置和电堆冷却及低温加热装置均与所述控制装置通信连接；所述氢气端水汽循环装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阳极端进行水汽循环或真空抽气；所述空气端空气供给装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阴极端进行空气吹扫；所述电堆水分监控装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的水分进行监控；所述电堆冷却及低温加热装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆进行冷却或者低温加热。优选地，所述氢气端水汽循环装置包括高压氢气罐、氢共轨喷射器、三通缓冲器、氢气循环泵和汽水分离器，所述高压氢气罐上设置有减压阀，所述高压氢气罐通过所述减压阀依次与所述氢共轨喷射器、三通缓冲器以及燃料电池的阳极端的入口连接，所述汽水分离器的一端与燃料电池的阳极端的出口连接，所述汽水分离器的另一端依次与所述氢气循环泵和单向阀连接，所述单向阀与所述三通缓冲器连接，所述氢共轨喷射器和氢气循环泵均与所述控制装置连接，所述高压氢气罐内的氢气通过氢共轨喷射器、三通缓冲器和燃料电池的阳极端的入口进入到燃料电池电堆的阳极端，所述汽水分离器用于将所述燃料电池的阳极端的出口排出的汽水进行氢气和液态水分离，所述氢气循环泵用于在所述控制装置的控制下将所述汽水分离器分离后的氢气循环至所述单向阀，所述单向阀用于将所述氢气输送至所述三通缓冲器。优选地，所述氢气端水汽循环装置还包括氢气压力传感器和排气阀，所述氢气压力传感器和所述排气阀均与所述控制装置连接，所述排气阀设置在所述单向阀和所述氢气循环泵之间，所述氢气压力传感器用于监测所述燃料电池电堆内的氢气的压力信号，并将监测到的压力信号发送至所述控制装置，所述控制装置用于根据所述压力信号判断所述燃料电池电堆内的压力是否超过预设阈值，所述排气阀用于在所述电池电堆内的压力超过预设阈值时在所述控制装置的控制下排放氢气。优选地，所述氢气端水汽循环装置包括氢气温湿度传感器，所述氢气温湿度传感器与所述控制装置连接，所述氢气温湿度传感器设置在所述燃料电池的阳极端的入口处，所述氢气温湿度传感器用于监测所述燃料电池电堆内的温湿度信号，并将监测到的所述温室度信号发送至所述控制装置。优选地，所述空气端空气供给装置包括空气滤清器、空气泵、空气流量控制器和背压调节器，所述空气滤清器依次与所述空气泵、空气流量控制器以及所述燃料电池的阴极端的入口连接，所述背压调节器与所述燃料电池的阴极端的出口连接，所述空气流量控制器与所述控制装置连接，所述空气滤清器用于通过所述空气泵和所述空气流量控制器向所述燃料电池的阴极端吹入空气，所述背压调节器用于将所述燃料电池的阴极端的出口的空气排出，所述空气流量控制器用于在所述控制装置的控制下控制所述燃料电池的阴极端的入口的空气流量。优选地，所述空气端空气供给装置还包括空气压力流量传感器，所述空气压力流量传感器设置在所述空气流量控制器和所述燃料电池的阴极端的入口之间，所述空气压力流量传感器与所述控制装置连接，所述空气压力流量传感器用于监测所述燃料电池的阴极端的入口的空气压力流量。优选地，所述空气端空气供给装置还包括空气温度传感器，所述空气温度传感器设置在所述空气流量控制器和所述燃料电池的阴极端的入口之间，所述空气温度传感器与所述控制装置连接，所述空气温度传感器用于监测所述燃料电池的阴极端的入口的空气温度。优选地，所述电堆水分监控装置包括电池内阻监视器，所述电池内阻监视器设置与所述燃料电池电堆连接，所述电池内阻监视器还与所述控制装置连接，所述电池内阻监视器用于监测所述燃料电池电堆的内阻数据。优选地，所述电堆冷却及低温加热装置包括水箱、水泵、热交换器和启动电池，所述水箱与所述燃料电池电堆连接，所述水泵与所述水箱连接，所述热交换器分别与所述水泵和所述燃料电池电堆连接，所述水箱和所述水泵均与所述启动电池连接，所述水泵和启动电池均与所述控制装置连接，所述水箱、水泵和热交换器在所述控制装置的控制下能够对所述燃料电池电堆进行低温加热。优选地，所述电堆冷却及低温加热装置包括冷却风扇，所述冷却风扇分别与所述启动电池和所述控制装置连接，所述冷却风扇能够在所述控制装置的控制下能够对所述燃料电池电堆进行冷却。本技术提供的燃料电池的控制系统，通过氢气端水汽循环装置对燃料电池氢气侧进行真空抽气，空气端空气供给装置对燃料电池空气侧进行空气吹扫，除去燃料电池电堆中液态水和水蒸气，使电堆内部的空气侧和氢气侧同步除水，能够达到短时间内除去电堆内部过多的液态水的目的，且设置有电堆水分监控装置和电堆冷却及低温加热装置，同时在管道中避免在寒冷低温情况下，电堆内部因为水结冰而对电池造成伤害以及因为管道结冰而无法启动。附图说明附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术提供的燃料电池的控制系统的结构框图。图2为本技术提供的氢气端水汽循环装置的结构示意图。图3为本技术提供的空气端空气供给装置的结构示意图。图4为本技术提供的电堆水分监控装置的结构示意图。图5为本技术提供的电堆冷却及低温加热装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。作为本技术的一个方面，提供一种燃料电池的控制系统，其中，如图1所示，所述燃料电池的控制系统包10括：氢气端水汽循环装置110、空气端空气供给装置120、电堆水分监控装置130、电堆冷却及低温加热装置140和控制装置150，所述氢气端水汽循环装置110设置在燃料电池电堆的阳极端，所述空气端空气供给装置120设置在燃料电池电堆的阴极端，所述电堆水分监控装置130和所述电堆冷却及低温加热装置140均与所述燃料电池电堆连接，所述氢气端水汽循环装置110、空气端空气供给装置120、电堆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池的控制系统，其特征在于，所述燃料电池的控制系统包括：氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置、电堆冷却及低温加热装置和控制装置，所述氢气端水汽循环装置设置在燃料电池电堆的阳极端，所述空气端空气供给装置设置在燃料电池电堆的阴极端，所述电堆水分监控装置和所述电堆冷却及低温加热装置均与所述燃料电池电堆连接，所述氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置和电堆冷却及低温加热装置均与所述控制装置通信连接；所述氢气端水汽循环装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阳极端进行水汽循环或真空抽气；所述空气端空气供给装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阴极端进行空气吹扫；所述电堆水分监控装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的水分进行监控；所述电堆冷却及低温加热装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆进行冷却或者低温加热。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的控制系统，其特征在于，所述燃料电池的控制系统包括：氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置、电堆冷却及低温加热装置和控制装置，所述氢气端水汽循环装置设置在燃料电池电堆的阳极端，所述空气端空气供给装置设置在燃料电池电堆的阴极端，所述电堆水分监控装置和所述电堆冷却及低温加热装置均与所述燃料电池电堆连接，所述氢气端水汽循环装置、空气端空气供给装置、电堆水分监控装置和电堆冷却及低温加热装置均与所述控制装置通信连接；所述氢气端水汽循环装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阳极端进行水汽循环或真空抽气；所述空气端空气供给装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的每个燃料电池的阴极端进行空气吹扫；所述电堆水分监控装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆中的水分进行监控；所述电堆冷却及低温加热装置用于在所述控制装置的控制下对燃料电池电堆进行冷却或者低温加热。2.根据权利要求1所述的燃料电池的控制系统，其特征在于，所述氢气端水汽循环装置包括高压氢气罐、氢共轨喷射器、三通缓冲器、氢气循环泵和汽水分离器，所述高压氢气罐上设置有减压阀，所述高压氢气罐通过所述减压阀依次与所述氢共轨喷射器、三通缓冲器以及燃料电池的阳极端的入口连接，所述汽水分离器的一端与燃料电池的阳极端的出口连接，所述汽水分离器的另一端依次与所述氢气循环泵和单向阀连接，所述单向阀与所述三通缓冲器连接，所述氢共轨喷射器和氢气循环泵均与所述控制装置连接，所述高压氢气罐内的氢气通过氢共轨喷射器、三通缓冲器和燃料电池的阳极端的入口进入到燃料电池电堆的阳极端，所述汽水分离器用于将所述燃料电池的阳极端的出口排出的汽水进行氢气和液态水分离，所述氢气循环泵用于在所述控制装置的控制下将所述汽水分离器分离后的氢气循环至所述单向阀，所述单向阀用于将所述氢气输送至所述三通缓冲器。3.根据权利要求2所述的燃料电池的控制系统，其特征在于，所述氢气端水汽循环装置还包括氢气压力传感器和排气阀，所述氢气压力传感器和所述排气阀均与所述控制装置连接，所述排气阀设置在所述单向阀和所述氢气循环泵之间，所述氢气压力传感器用于监测所述燃料电池电堆内的氢气的压力信号，并将监测到的压力信号发送至所述控制装置，所述控制装置用于根据所述压力信号判断所述燃料电池电堆内的压力是否超过预设阈值，所述排气阀用于在所述电池电堆内的压力超过预设阈值时在所述控制装置的控制下排放氢气。4.根据权利要求2所述的燃料电池的控制系统，其特征在于，所述氢气端水汽循环装置包括氢气温湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义煌，刘敏，蒋利娟，郭显斌，陈杰，李刚，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32