燃料电池的湿度需求计算方法、存储介质和计算机设备技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池的湿度需求计算方法、存储介质和计算机设备。计算方法包括：通过电堆台架测试得到膜增湿器的干出温度、湿进温度、干出相对湿度，并通过膜增湿器台架测试进得到在不同空气流量下膜增湿器的水迁移率与膜增湿器的干出相对湿度和膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，进而根据该关系和干出相对湿度计算湿进相对湿度，获取空气露点温度在设定工况下与空气温度、相对湿度之间的关系，并根据该关系和干出、湿进温度得到电堆进气、排气露点温度，根据电堆进气、排气露点温度得到电堆的进排气露点接近温度。该计算方法，无需任何假设前提，计算针对性更强、准确性更高，能更好地满足车用质子交换膜燃料电池的实际需求。际需求。际需求。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的湿度需求计算方法、存储介质和计算机设备


[0001]本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法、存储介质和计算机设备。

技术介绍

[0002]车用质子交换膜燃料电池的质子膜对湿度的要求较为苛刻，因此需要使用外部增湿器对气体进行适当的增湿。现有的质子交换膜燃料电池需求的含湿量目标计算方法主要有增湿效率算法与传统含湿量需求算法。然而，上述两种算法都存在需要使用过于理想化的假设前提的问题，使得上述两种算法均无法使增湿器达到的含湿量很好地满足质子交换膜燃料电池实际需求。增湿效率算法会导致外部增湿器的实际增湿能力远大于质子交换膜燃料电池的实际需求，传统含湿量需求算法会导致外部增湿器无法适应湿度变化较大的外部环境。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法，以准确得到电堆的增湿需求。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
[0005]本专利技术的第三个目的在于提出一种计算机设备。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法，所述方法包括以下步骤：对电堆进行台架测试以获得设定工况下的电堆进气温度与空气流量特性曲线、电堆排气温度与空气流量特性曲线以及电堆进气相对湿度与空气流量特性曲线；根据所述电堆进气温度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的干出温度，并根据所述电堆排气温度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的湿进温度，以及根据所述电堆进气相对湿度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度；对所述膜增湿器进行台架测试以获得所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线，并根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取在不同空气流量下的所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，以及根据所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度计算所述膜增湿器的湿进相对湿度；获取空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系，并根据所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的干出温度、所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度计算电堆进气露点温度，以及根据所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的湿进温度、所述膜增湿器的湿进相对湿度计算电堆排气露点温度；根据所述电堆进气露点温度
和所述电堆排气露点温度计算所述电堆的进排气露点接近温度。
[0007]本专利技术实施例的车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法，通过对电堆台架测试获取电堆进气温度与空气流量特性曲线、电堆排气温度与空气流量特性曲线、电堆进气相对湿度与空气流量特性曲线，进而获取膜增湿器的干出温度、湿进温度、干出相对湿度，并对膜增湿器进行台架测试从而获取膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线，进而获取膜增湿器的水迁移率与膜增湿器的干出相对湿度和膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，并计算得到湿进相对湿度，获取空气露点温度在设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系，并根据空气露点温度在设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、设定工况下的膜增湿器的干出温度、设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度计算电堆进气露点温度，根据空气露点温度在设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、设定工况下的膜增湿器的湿进温度、膜增湿器的湿进相对湿度计算电堆排气露点温度，最终计算得到电堆的进排气露点接近温度。由此，可实现计算增湿系统含湿量目标时无需任何假设前提，从而使增湿系统达到的含湿量目标更好地满足质子交换膜燃料电池的实际需求。
[0008]另外，本专利技术上述的车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取在不同空气流量下的所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，包括：根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水汽质量和所述膜增湿器的湿进水汽质量之间的关系；根据理想气体公式对所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水汽质量和所述膜增湿器的湿进水汽质量之间的关系进行换算以获得所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水蒸气和所述膜增湿器的湿进水蒸气压力之间的关系；根据相对湿度计算公式对所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水蒸气和所述膜增湿器的湿进水蒸气压力之间的关系进行换算以获得所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还包括：所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系根据以下公式进行表达：
[0011]WTR(％)＝qФ
DryOut
/Ф
WetIn
[0012]其中，WTR(％)为所述膜增湿器的水迁移率，Ф
DryOut
为所述膜增湿器的干出相对湿度，Ф
WetIn
为所述膜增湿器的湿进相对湿度，q为预设的修正系数。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还包括：q的取值范围为1.07～1.28。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述获取空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系，包括：通过查询焓湿图表以获得电堆在所述设定工况下的露点分布情况；对所述露点分布情况进行拟合以获得所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还
包括：所述设定工况包括电堆进气温度范围为30～90℃、电堆进气相对湿度范围为60％～90％。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还包括：所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系根据以下公式表达：
[0017]T
DewPoint
＝aT
Air
+bФ+c
[0018]其中，T
DewPoint
为所述空气露点温度，T
Air
为所述空气温度，Ф为所述空气相对湿度，a、b、c为预设的计算系数。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，所述车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法还包括：a的取值范围为0.93～0.98，b的取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法，其特征在于，包括以下步骤：对电堆进行台架测试以获得设定工况下的电堆进气温度与空气流量特性曲线、电堆排气温度与空气流量特性曲线以及电堆进气相对湿度与空气流量特性曲线；根据所述电堆进气温度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的干出温度，并根据所述电堆排气温度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的湿进温度，以及根据所述电堆进气相对湿度与空气流量特性曲线获取所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度；对所述膜增湿器进行台架测试以获得所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线，并根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取在不同空气流量下的所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，以及根据所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度计算所述膜增湿器的湿进相对湿度；获取空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系，并根据所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的干出温度、所述设定工况下的膜增湿器的干出相对湿度计算电堆进气露点温度，以及根据所述空气露点温度在所述设定工况下与空气温度和空气相对湿度之间的关系、所述设定工况下的膜增湿器的湿进温度、所述膜增湿器的湿进相对湿度计算电堆排气露点温度；根据所述电堆进气露点温度和所述电堆排气露点温度计算所述电堆的进排气露点接近温度。2.如权利要求1所述的车用质子交换膜燃料电池的湿度需求计算方法，其特征在于，根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取在不同空气流量下的所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系，包括：根据所述膜增湿器的水迁移率与空气流量特性曲线获取所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水汽质量和所述膜增湿器的湿进水汽质量之间的关系；根据理想气体公式对所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水汽质量和所述膜增湿器的湿进水汽质量之间的关系进行换算以获得所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水蒸气和所述膜增湿器的湿进水蒸气压力之间的关系；根据相对湿度计算公式对所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出水蒸气和所述膜增湿器的湿进水蒸气压力之间的关系进行换算以获得所述膜增湿器的水迁移率与所述膜增湿器的干出相对湿度和所述膜增湿器的湿进相对湿度之间的关系。3.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广飞，刘慧，金启前，葛亮，鲁亮，
申请(专利权)人：宝能汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：