一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法，涉及燃料电池空气流量计校准领域，解决了现有的燃料电池空气流量计在校准时受制约因素较多，精度低，误差大的问题，现提出如下方案，其一种燃料电池空气流量计高效校准系统，包括空气供给模块AO、氢气供给模块HO、散热模块WO、控制模块UO与PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块AO包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、反吹扫阀A6、空气入口阀A4、空气出口阀A2、旁通阀A2、吹扫泄放阀A7。本系统具有校准流程中使用管路形成的闭合空间进行建压，与其他公开的方法相比可以更便捷地实现校准操作，且抑制了由于质子膜渗透导致的误差，因此可以更加精确地计算校准系数的特点。因此可以更加精确地计算校准系数的特点。因此可以更加精确地计算校准系数的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池空气流量计校准领域，尤其涉及一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种通过将燃料和氧化剂分别通入包含一定其他结构的阳极与阴极，从而直接将化学能转化为电能的装置。固体高分子型燃料电池是一种利用电解质膜只允许质子通过这一特性而组建的电池，每个电池单体包含阳极、阴极和夹杂在电极间的电解质膜组成，为了获得较高的功率输出，通常将多个燃料电池单体进行堆叠。固体高分子型燃料电池中的电解质膜是一种聚合物，可以较容易地制造且能够在低温下运行，同时能量转化方面效率比热力发电高，作为便携式电源和可移动物体的电源具有较大优势。
[0003]燃料电池系统配有压缩机，其作用是提供反应所需空气、稀释排出的氢、控制水含量等，目前已知可应用在燃料电池系统中的压缩机有两种，一种是罗茨式压缩机，一种为涡轮式压缩机，为了实现空气的精确供给，压缩机后一般安装有空气流量计，作用是计量所供给的空气量，燃料电池控制系统根据发电需求而计算出的流量指令值与流量计的测量值调节压缩机的运行，实现空气的快速和高精度供给，因此流量计的测量精确度显得较为重要，若计量有偏差，一方面燃料电池无法获得要求的发电量，另一方面，供给到燃料电池内部的空气会影响其含水量，例如超过发电所需的空气会增加带走的水量，使燃料电池内部干燥，发电效率降低，因此流量计的计量精确度尤为重要，而随着时间的推移，流量计的准确度会降低，给测量带来误差，所以需要间断性对流量计进行校准。
[0004]在以往公布的专利中，如已申请公布的CN102947997A，因为不同供给空气下燃料电池内部含水量不同，导致渗透入阳极的水量不同，从而影响氢循环泵消耗电力这一关系进行校准，但校准过程相对复杂，间接影响因素过多，准确度和实用性不高；已公布的CN102598381B是利用燃料电池内部和空气出入口阀间管路的固定空间来进行校准，具体方法中需要对阴极管路供应较高压力的空气，由于质子膜存在渗透现象，校准的精度仍受其影响，所以需要一个更为简单实用且校准精度较高的方法。因此提出一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种燃料电池空气流量计高效校准系统及其控制方法，解决了现有的燃料电池空气流量计在校准时受制约因素较多，精度低，误差大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种燃料电池空气流量计高效校准系统，包括空气供给模块AO、氢气供给模块HO、散热模块WO、控制模块UO与PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块AO包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、反吹扫阀A6、空气入口阀A4、空气出口阀A2、旁通阀A2、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和互相连接管路组成。
[0007]优选的，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4、气液分离器H5、氢管路泄放阀H6、氢气入口压力表P1、氢气出口压力表P2和相互连接管路组成，所述氢罐TK1上依次连接有瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3，所述氢气流量控制器H3与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接，且氢气流量控制器H3上安装有氢气入口压力表P1，所述PEMFC1燃料电池的氢气出口安装有氢气出口压力表P2，且PEMFC1燃料电池的氢气出口连接有气液分离器H5，所述气液分离器H5分别连接有氢循环泵H4与氢管路泄放阀H6，所述氢循环泵H4与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接。
[0008]优选的，所述散热模块W0包括三通调节阀W1、散热器W2、冷却剂循环泵W3、冷却剂出口温度传感器T1、冷却剂入口温度传感器T2和相互连接的管路，所述EMFC1燃料电池的氢气进口连接三通调节阀W1，且EMFC1燃料电池的氢气进口上安装有冷却剂出口温度传感器T1，所述三通调节阀W1分别连接有散热器W2与冷却剂循环泵W3，且散热器W2与冷却剂循环泵W3互相连接，所述冷却剂循环泵W3与EMFC1燃料电池的空气出口连接，并在空气出口处安装有冷却剂入口温度传感器T2。
[0009]优选的，所述控制模块U0包括环境温度传感器T3，所述控制器U0上安装有环境温度传感器T3，所述控制器U0与空气出口阀A1、散热器W2、氢气压力调节阀H2控制信号连接。
[0010]优选的，所述空气过滤器A5连接有反吹扫阀A6，所述反吹扫阀A6连接有空气压缩机A3，所述空气压缩机A3的出口分别连接有空气入口阀A4与旁通阀A2，所述旁通阀A2与空气出口阀A1的出口连接，所述空气压缩机A3与空气入口阀A4之间连接有空气入口压力传感器P3，所述空气出口阀A1与PEMFC1燃料电池的出口之间连接有出口压力传感器P4。
[0011]一种燃料电池空气流量计高效校准系统的控制方法，包括以下步骤：
[0012]S1：首先S10判断燃料电池距离上次校准是否经过了一定时间Tn，例如7d，可更改设置，若没有即S10为否，则结束此控制，若收到停止运行信号S10为是，则进行S20控制；
[0013]S2：判断吹扫是否完成，且燃料电池内部温度T与外部空气温度T0相同，或两者相差在一定范围内，以此降低后续计算误差，系统维持此判断直到为是时进入S30；
[0014]S3：关闭燃料电池入口阀A4，使压缩机A3与燃料电池入口阀之间形成密闭管路，此封闭空间容积为Vn，根据系统设计而定，且为固定值；
[0015]S4：然后进入S40开启压缩机并运行预先设定的时间tn，记录P3的变化值ΔP、流量计累计测量值V1；
[0016]S5：接着进入S50判断ΔP是否大于ΔPn，如果为否那么所建立的密闭空间存在泄露，转而执行S90，判断泄露的问题是否出现超过2次，若S90为是则进入S110发出建压故障报警，停止校准控制；
[0017]S6：当S90判断为否进入S100，打开A2阀，使P3为大气压，然后进入S40再次进行动作，如S50判断为是，则进入S60，则计算校准系数M1；
[0018]S7：控制系统U0将M1存储在内部，接着进入S70再次执行完整的上述过程，而得到M2，然后再计算确定校准系数M并存储，结束空气流量计的校准过程；
[0019]S8：校准之后，当燃料电池再次运行时，如燃料电池系统依据发电需求，计算出需要供给的空气流量为V，那么使空气流量计测量获得的流量F即可计算得出。
[0020]优选的，所述M1的计算公式为：
[0021]M1＝Vn*ΔP/(V1*Pa)
[0022]其中，Pa为大气压力，根据当地的气压实际值而定。
[0023]优选的，所述M的计算公式为：
[0024]M＝(M1+M2)/2。
[0025]优选的，所述F的计算公式为：
[0026]F＝V/M。
[0027]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种燃料电池空气流量计高效校准系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气流量计高效校准系统，包括空气供给模块AO、氢气供给模块HO、散热模块WO、控制模块UO与PEMFC1燃料电池，其特征在于，所述空气供给模块AO包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、反吹扫阀A6、空气入口阀A4、空气出口阀A2、旁通阀A2、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和互相连接管路组成。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气流量计高效校准系统，其特征在于，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4、气液分离器H5、氢管路泄放阀H6、氢气入口压力表P1、氢气出口压力表P2和相互连接管路组成，所述氢罐TK1上依次连接有瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3，所述氢气流量控制器H3与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接，且氢气流量控制器H3上安装有氢气入口压力表P1，所述PEMFC1燃料电池的氢气出口安装有氢气出口压力表P2，且PEMFC1燃料电池的氢气出口连接有气液分离器H5，所述气液分离器H5分别连接有氢循环泵H4与氢管路泄放阀H6，所述氢循环泵H4与PEMFC1燃料电池的氢气进口连接。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气流量计高效校准系统，其特征在于，所述散热模块W0包括三通调节阀W1、散热器W2、冷却剂循环泵W3、冷却剂出口温度传感器T1、冷却剂入口温度传感器T2和相互连接的管路，所述EMFC1燃料电池的氢气进口连接三通调节阀W1，且EMFC1燃料电池的氢气进口上安装有冷却剂出口温度传感器T1，所述三通调节阀W1分别连接有散热器W2与冷却剂循环泵W3，且散热器W2与冷却剂循环泵W3互相连接，所述冷却剂循环泵W3与EMFC1燃料电池的空气出口连接，并在空气出口处安装有冷却剂入口温度传感器T2。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气流量计高效校准系统，其特征在于，所述控制模块U0包括环境温度传感器T3，所述控制器U0上安装有环境温度传感器T3，所述控制器U0与空气出口阀A1、散热器W2、氢气压力调节阀H2控制信号连接。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气流量计高效校准系统，其特征在于，所述空气过滤器A5连接有反吹扫阀A6，所述反吹扫阀A6连接有空气压缩机A3，所述空气压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张媛，李砻，
申请(专利权)人：北京氢马力新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：