本发明专利技术公开了一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，包括用于利用氢气和氧气发电的燃料电池、用于向燃料电池供应氢气的氢气供应单元、用于向燃料电池发动机供应氧气的空气供应单元和用于进行吹扫的吹扫单元；其中，还包括，诊断单元，诊断单元与燃料电池、氢气供应单元、空气供应单元电连接；诊断单元用于从燃料电池、氢气供应单元、空气供应单元获取状态信号，并根据诊断信号进行故障诊断；诊断控制单元，诊断控制单元与诊断单元、氢气供应单元、空气供应单元电连接；诊断控制单元用于获取诊断单元的诊断结果，并根据诊断结果调节氢气供应单元和空气供应单元。本发明专利技术能够诊断并消除故障。断并消除故障。断并消除故障。
【技术实现步骤摘要】
一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统
[0001]本专利技术涉及燃料电池发动机
，具体涉及一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池发动机，简称PEMFC发动机，是燃料电池汽车将氢能转化为电能的重要部件之一。质子交换膜在工作时，需要适度的含水率，若水量较少，会产生膜干故障，膜干故障若发展到一定的程度，质子交换膜从皱缩逐渐变脆，最后产生裂纹。这种情况下，质子交换膜对气体的分隔作用就会消失，反应气体在电池内产生气体交叉和循环往复，电池就会逐渐不再产生能量。因此，严重的膜干故障对燃料电池造成的是不可逆的损失，严重影响燃料电池发动机寿命。水淹故障会严重影响燃料电池性能甚至减少燃料电池发动机的使用寿命。
[0003]因此，如何使质子交换膜具有合适的含水率，是本领域亟待解决的重要问题之一。更具体地，由于质子交换膜中的含水率是不断变化的，而阴极侧与阳极侧之间的水是随着工作条件不断产生动态变化的，这种情况下，如何对燃料电池发动机进行控制，以使质子交换膜具有合适的含水率，就极为关键。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，以解决现有技术中的不足，它能够使质子交换膜具有合适的含水率，以提高燃料电池发动机的使用寿命。
[0005]本专利技术提供了一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，包括用于利用氢气和氧气发电的燃料电池、用于向所述燃料电池供应氢气的氢气供应单元、用于向所述燃料电池发动机供应氧气的空气供应单元和用于进行吹扫的吹扫单元；
[0006]其中，还包括，
[0007]诊断单元，所述诊断单元与所述燃料电池、所述氢气供应单元、所述空气供应单元电连接；所述诊断单元用于从所述燃料电池、所述氢气供应单元、所述空气供应单元获取状态信号，并根据所述状态信号进行故障诊断；
[0008]诊断控制单元，所述诊断控制单元与所述诊断单元、所述氢气供应单元、所述空气供应单元电连接；所述诊断控制单元用于获取所述诊断单元的诊断结果，并根据所述诊断结果调节所述氢气供应单元和所述空气供应单元。
[0009]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，可选的是，所述诊断单元的诊断结果包括：健康状态、阴极水淹、阳极水淹和膜干故障。
[0010]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断单元包括：
[0011]诊断控制器；
[0012]用于检测所述燃料电池输出电压的电压传感器；
[0013]用于检测所述燃料电池空气进口处空气压力的第一压力传感器；
[0014]用于检测所述燃料电池空气出口处空气压力的第二压力传感器；
[0015]用于检测所述燃料电池内阻的内阻检测部件；
[0016]所述诊断控制器与所述电压传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器电连接；
[0017]所述诊断控制器获取所述电压传感器的检测结果，并判断其是否小于设定的电压阈值，如果是，则诊断结果为健康状态；如果否，获取所述内阻检测部件的检测结果，并判断该内阻检测部件的检测结果是否小于设定内阻值，如果是，则诊断该故障为阳极水淹或阴极水淹，如果否，则诊断结果为膜干故障。
[0018]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断单元还包括，
[0019]用于检测所述燃料电池空气进口处空气压力的第一压力传感器；
[0020]用于检测所述燃料电池空气出口处空气压力的第二压力传感器；
[0021]用于检测所述燃料电池氢气进口处压力的第三压力传感器；
[0022]用于检测所述燃料电池氢气出口处压力的第四压力传感器；
[0023]所述诊断控制器还用于在诊断该故障为阳极水淹或阴极水淹时，获取所述第三压力传感器和所述第四压力传感器的检测结果，并根据所述检测结果估算阳极压力；根据所述第一压力传感器和第二压力传感器的检测结果估算阴极压力；
[0024]根据所述阳极压力与所述阴极压力是否满足第一判断条件，如果是，则为阳极水淹，如果否；则为阴极水淹。
[0025]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述第一判断条件为，
[0026][0027]其中，a为设计系数，P
yi
为阴极压力，P
ya
为阳极压力，ε为常系数，取值为0.1到0.25。
[0028]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断控制单元还包括，
[0029]用于检测所述燃料电池空气进口处湿度的第一湿度传感器；
[0030]用于检测所述燃料电池氢气进口处湿度的第二湿度传感器；
[0031]用于检测所述燃料电池内部温度的温度传感器；
[0032]所述诊断控制单元与所述第一湿度传感器、第二湿度传感器、所述温度传感器、所述诊断控制器、安装在所述氢气供应单元上的第一加湿器、安装在所述空气供应单元上的第二加湿器和吹扫单元电连接；
[0033]所述诊断控制单元用于获取所述诊断结果，并根据所述检测结果、所述第一湿度传感器的检测结果、所述第二湿度传感器的检测结果控制所述第一加湿器、所述第二加湿器和所述吹扫单元电工作。
[0034]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断控制单元用于在诊断结果为健康状态时，按设定的参数和程序控制所述燃料电池发动机；
[0035]所述诊断控制单元用于在诊断结果为膜干故障时，控制所述第一加湿器和所述第二加湿器增大加湿量；
[0036]所述诊断控制单元用于在诊断结果为阴极水淹时，调节所述第一加湿器，以降低空气的湿度；
[0037]所述诊断控制单元用于在诊断结果为阳极水淹时，调节所述第二加湿器，以降低氢气的湿度。
[0038]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断控制单元还与所述燃料电池发动机的冷却系统电连接，所述诊断控制单元还用于在诊断结果为膜干故障时，提高冷却液流动速度，以降低燃料电池的温度。
[0039]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断控制单元还用于在诊断结果为阴极水淹时，获取目标功率并判断目标功率中的非必需功率，控制降低非必需功率，以降低电流密度。
[0040]如上所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其中，所述诊断控制单元还与所述氢气供给系统、所述空气供给系统电连接，所述诊断控制单元还用于在诊断结果为阳极水淹时，控制降低氢气压力和/或提高空气的进气压力，以提高阳极压力和/或降低阴极压力。
[0041]与现有技术相比，本专利技术通过诊断单元对燃料电池发动机的膜干故障、阴极水淹、阳极水淹等故障进行诊断，并根据诊断结果对燃料电池发动机进行控制，以消除故障，使质子交换膜始终工作在合适的含水率范围内。从而保证氢气与氧气的反应速率，提高燃料电池发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，包括用于利用氢气和氧气发电的燃料电池、用于向所述燃料电池供应氢气的氢气供应单元、用于向所述燃料电池发动机供应氧气的空气供应单元和用于进行吹扫的吹扫单元；其特征在于：还包括，诊断单元，所述诊断单元与所述燃料电池、所述氢气供应单元、所述空气供应单元电连接；所述诊断单元用于从所述燃料电池、所述氢气供应单元、所述空气供应单元获取状态信号，并根据所述状态信号进行故障诊断；诊断控制单元，所述诊断控制单元与所述诊断单元、所述氢气供应单元、所述空气供应单元电连接；所述诊断控制单元用于获取所述诊断单元的诊断结果，并根据所述诊断结果调节所述氢气供应单元和所述空气供应单元。2.根据权利要求1所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述诊断单元的诊断结果包括：健康状态、阴极水淹、阳极水淹和膜干故障。3.根据权利要求2所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述诊断单元包括：诊断控制器；用于检测所述燃料电池输出电压的电压传感器；用于检测所述燃料电池内阻的内阻检测部件；所述诊断控制器与所述电压传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器电连接；所述诊断控制器获取所述电压传感器的检测结果，并判断其是否小于设定的电压阈值，如果是，则诊断结果为健康状态；如果否，获取所述内阻检测部件的检测结果，并判断该内阻检测部件的检测结果是否小于设定内阻值，如果是，则诊断该故障为阳极水淹或阴极水淹，如果否，则诊断结果为膜干故障。4.根据权利要求3所述的基于水热管理的氢氧燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述诊断单元还包括，用于检测所述燃料电池空气进口处空气压力的第一压力传感器；用于检测所述燃料电池空气出口处空气压力的第二压力传感器；用于检测所述燃料电池氢气进口处压力的第三压力传感器；用于检测所述燃料电池氢气出口处压力的第四压力传感器；所述诊断控制器还用于在诊断该故障为阳极水淹或阴极水淹时，获取所述第三压力传感器和所述第四压力传感器的检测结果，并根据所述检测结果估算阳极压力；根据所述第一压力传感器和第二压力传感器的检测结果估算阴极压力；根据所述阳极压力与所述阴极压力是否满足第一判断条件，如果是，则为阳极水淹，如果否；则为阴极水淹。5.根据权利要求4所述的基于水热管理的氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立伟，秦腾，苑磊，王燕锋，徐春明，姜涛，
申请(专利权)人：宿迁学院，
类型：发明
国别省市：
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