本申请公开一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置及其控制方法，装置包括：固态储氢装置、燃料电池电堆、第一压力传感器、第一温度传感器、换热器、加热器、水箱、第二压力传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第三压力传感器、空气滤清器、空压机、加湿器、水泵、电动阀以及喷氢阀。方法步骤包括：设置目标温度；当燃料电池电堆温度小于目标温度，对燃料电池电堆加热；当燃料电池电堆温度大于等于目标温度，控制冷却液进入燃料电池电堆的比例以及喷氢阀的开度，实现稳定供氢。本申请解决了冷却液循环利用问题，并充分提高整个系统的稳定工作。作。作。
【技术实现步骤摘要】
一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置及其控制方法
[0001]本申请属于固态储氢燃料电池
，具体涉及一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的电化学能量转换器。在新能源汽车、电站等领域燃料电池很多的应用。燃料电池系统主要包括：燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统和电控系统。水热管理系统作为燃料电池一个很重要的子系统，主要作用是维持燃料电池系统的热平衡，回收多余热量，并在燃料电池系统启动时进行辅助加热，保证电堆工作在最佳温度区间。冷却液在水泵驱动下流进燃料电池电堆，当温度过高时通过换热器换热，将多余热量传递到环境，保证整个系统的正常运转。
[0003]但是，现有的固态储氢燃料电池冷却液利用和燃料电池热管理方法存在以下缺陷：首先，冷却液进入电堆后，一般是冷启动时对冷却液进行加热，燃料电池正常工作时才能进行冷却，此过程涉及两个回路的循环，大大降低了冷却液的循环利用。其次，在固态储氢燃料电池热管理方面，氢气依次通过稳压阀、氢气流量计、温度传感器、氢气传感器进入燃料电池，但是氢气流量计不能很精准控制放氢量，缺少一种反馈机制，导致在启动过程时间较长，供氢量不够精准。
[0004]在目前公开的专利文献中，关于燃料电池热管理控制方法有很多，关于固态储氢装置结构改进也相对较多，但是结合固态储氢装置对燃料电池热管理进行控制的相关专利较少。在常见专利中，结构方面主要以多个回路实现余热利用为主，在其他方面，用多条回路控制冷却液出堆温度控制冷却液循环量，即温度传感器检测到燃料电池电堆温度过高时，打开阀门，控制换热器功率对电堆进行冷却，此方法难以控制冷却液流入电堆的比例，不能使燃料电池电堆冷却液合理循环利用，结合固态储氢装置系统时，仅由氢气流量计不能精准判断固态储氢装置的供氢量。
技术实现思路
[0005]本申请提出一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置及其控制方法，结合了固态储氢装置和燃料电池系统，将大小循坏结合在一起，形成第一回路，解决冷却液循环利用问题。结合固态储氢装置，各传感器监测燃料电池出口温度和压力，反馈给喷氢阀，使进入燃料电池的氢气压力更稳定，充分提高整个系统的稳定工作。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0007]一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置，包括：固态储氢装置、燃料电池电堆、第一压力传感器、第一温度传感器、换热器、加热器、水箱、第二压力传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第三压力传感器、空气滤清器、空压机、加湿器、水泵、电动阀以及喷氢阀；
[0008]所述燃料电池电堆，用于发电；
[0009]所述固态储氢装置，用于为所述燃料电池电堆发电提供氢气；
[0010]所述第一压力传感器，用于测量所述氢气的压力；
[0011]所述第一温度传感器，用于测量所述氢气的温度；
[0012]所述水箱，用于储存所述燃料电池电堆冷却液的循环水；
[0013]所述水泵，用于使所述冷却液流入所述燃料电池电堆；
[0014]所述加热器，用于加热所述冷却液；
[0015]所述第二压力传感器，用于测量所述冷却液流出所述燃料电池电堆时的出堆压力，并反馈给所述电动阀；
[0016]所述第二温度传感器，用于测量所述冷却液流出所述燃料电池电堆时的出堆温度，并反馈给所述电动阀；
[0017]所述换热器，用于与所述燃料电池电堆交换热量；
[0018]所述第三压力传感器，用于测量所述氢气的出堆压力，并反馈给所述喷氢阀；
[0019]所述第三温度传感器，用于测量所述氢气的出堆温度，并反馈给所述喷氢阀；
[0020]所述空气滤清器，用于过滤空气中的颗粒杂质并吸附杂质气体；
[0021]所述空压机，用于将所述空气送进所述燃料电池电堆；
[0022]所述加湿器，用于对所述空气进行加湿，并调节所述空气的湿度；
[0023]所述电动阀，用于基于所述第二压力传感器以及所述第二温度传感器的反馈，控制流入所述燃料电池电堆的所述冷却液的比例；
[0024]所述喷氢阀，用于获得所述第三压力传感器以及所述第三温度传感器的反馈，并基于所述第一压力传感器以及所述第一温度传感器的测量值，控制供氢的稳定。
[0025]优选的，所述固态储氢装置、所述燃料电池电堆、所述水泵、所述加热器、所述电动阀、所述第二压力传感器以及所述第二温度传感器，形成第一回路；
[0026]所述第一压力传感器、所述第一温度传感器、所述换热器、所述水箱、所述第三温度传感器、所述第三压力传感器、所述空气滤清器、所述空压机、所述加湿器以及所述喷氢阀，形成第二回路。
[0027]优选的，所述氢气，依次经过所述第一压力传感器、所述第一温度传感器以及所述喷氢阀，进入所述燃料电池电堆的阴极。
[0028]优选的，所述空气，依次经过所述空压机以及所述加湿器，进入所述燃料电池电堆的阳极。
[0029]优选的，所述冷却液，依次经过所述加热器、所述水泵、所述电动阀以及所述换热器，进入所述燃料电池电堆。
[0030]一种固态储氢装置燃料电池热管理控制方法，所述固态储氢装置燃料电池热管理控制方法基于上述的固态储氢装置燃料电池热管理控制装置实现，包括以下步骤：
[0031]设置目标温度；
[0032]当燃料电池电堆温度小于所述目标温度，对所述燃料电池电堆加热；
[0033]当所述燃料电池电堆温度大于等于所述目标温度，控制冷却液进入所述燃料电池电堆的比例以及喷氢阀的开度，实现稳定供氢。
[0034]优选的，当燃料电池电堆温度小于所述目标温度时的控制方法为：
[0035]关闭换热器以及水泵，开启加热器对所述燃料电池电堆进行加热。
[0036]优选的，控制冷却液进入所述燃料电池电堆的比例的方法为：
[0037]开启所述换热器，对所述燃料电池电堆进行冷却；
[0038]基于冷却后的所述燃料电池电堆，监测第二压力传感器测量的所述冷却液的出堆压力，以及第二温度传感器测量的所述冷却液的出堆温度；
[0039]将所述冷却液出堆压力以及所述冷却液的出堆温度反馈给电动阀；
[0040]基于燃料电池电堆所需电流以及所述电动阀收到的反馈，计算水泵的目标转速；
[0041]基于所述目标转速，控制所述冷却液进入所述燃料电池电堆的比例。
[0042]优选的，喷氢阀开度的控制方法为：
[0043]使所述换热器与所述燃料电池电堆交换热量；
[0044]将所述热量传递给固态储氢装置，进行加热；
[0045]监测第三压力传感器测量的加热后的氢气的出堆压力，以及第三温度传感器测量的加热后的所述氢气的出堆温度；
[0046]将所述氢气的出堆压力以及所述氢气的出堆温度，反馈给所述喷氢阀；
[0047]基于所述燃料电池电堆所需电流、所述喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固态储氢装置燃料电池热管理控制装置，其特征在于，包括：固态储氢装置、燃料电池电堆、第一压力传感器、第一温度传感器、换热器、加热器、水箱、第二压力传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第三压力传感器、空气滤清器、空压机、加湿器、水泵、电动阀以及喷氢阀；所述燃料电池电堆，用于发电；所述固态储氢装置，用于为所述燃料电池电堆发电提供氢气；所述第一压力传感器，用于测量所述氢气的压力；所述第一温度传感器，用于测量所述氢气的温度；所述水箱，用于储存所述燃料电池电堆冷却液的循环水；所述水泵，用于使所述冷却液流入所述燃料电池电堆；所述加热器，用于加热所述冷却液；所述第二压力传感器，用于测量所述冷却液流出所述燃料电池电堆时的出堆压力，并反馈给所述电动阀；所述第二温度传感器，用于测量所述冷却液流出所述燃料电池电堆时的出堆温度，并反馈给所述电动阀；所述换热器，用于与所述燃料电池电堆交换热量；所述第三压力传感器，用于测量所述氢气的出堆压力，并反馈给所述喷氢阀；所述第三温度传感器，用于测量所述氢气的出堆温度，并反馈给所述喷氢阀；所述空气滤清器，用于过滤空气中的颗粒杂质并吸附杂质气体；所述空压机，用于将所述空气送进所述燃料电池电堆；所述加湿器，用于对所述空气进行加湿，并调节所述空气的湿度；所述电动阀，用于基于所述第二压力传感器以及所述第二温度传感器的反馈，控制流入所述燃料电池电堆的所述冷却液的比例；所述喷氢阀，用于获得所述第三压力传感器以及所述第三温度传感器的反馈，并基于所述第一压力传感器以及所述第一温度传感器的测量值，控制供氢的稳定。2.根据权利要求1所述的固态储氢装置燃料电池热管理控制装置，其特征在于，所述固态储氢装置、所述燃料电池电堆、所述水泵、所述加热器、所述电动阀、所述第二压力传感器以及所述第二温度传感器，形成第一回路；所述第一压力传感器、所述第一温度传感器、所述换热器、所述水箱、所述第三温度传感器、所述第三压力传感器、所述空气滤清器、所述空压机、所述加湿器以及所述喷氢阀，形成第二回路。3.根据权利要求2所述的固态储氢装置燃料电池热管理控制装置，其特征在于，所述氢气，依次经过所述第一压力传感器、所述第一温度传感器以及所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张行，潘军，雷金勇，郑海光，卢彦杉，于丰源，陈蔼峻，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
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