基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法。其中基于燃料电池排水量的控制装置，包括：氢气子系统与电堆连通，所述空气子系统与电堆连通，所述冷却子系统与电堆连通，所述控制模块分别与氢气子系统、空气子系统、冷却子系统电连接；氢气子系统包括氢气供应装置、氢气循环装置、分水装置、水位监测装置和排水装置；氢气供应装置与电堆连通，所述电堆反应后的产物经分水装置后分离为气体和水，气体部分经氢气循环装置进入电堆，水经水位监测装置和排水装置后进入尾排，所述空气子系统与尾排连通。通过设置水位监测装置监测膜内水含量，因水位监测装置监测的即时性，从而达到及时发现堆内水平衡异常并完成闭环调节的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池正常运行的基础是质子交换膜处于润湿程度良好的状态，过干情况下质子转移受阻且阻抗增大，过湿情况下会出现堵水单低现象，因此燃料电池运行过程中内部的“水平衡”对于燃料电池的稳定运行及耐久性起着决定性作用。
[0003]现有燃料电池的水平衡主要通过监测平均单片电压、单片电压一致性及高低频阻抗实现。
[0004]但是采用监测平均单片电压、单片电压一致性及高低频阻抗进行监测，时间延迟较为严重，当水平衡偏离正常值较大时单片电压及阻抗才会出现明显变化，且可以反应燃料电池扩散阻抗的低频阻抗测量时间较长。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法，至少部分的解决现有技术中存在的监测时间延迟严重问题。
[0006]第一方面，本公开实施例提供了一种基于燃料电池排水量的控制装置，包括：氢气子系统、空气子系统、冷却子系统和控制模块；
[0007]所述氢气子系统与电堆连通，所述空气子系统与电堆连通，所述冷却子系统与电堆连通，所述控制模块分别与氢气子系统、空气子系统、冷却子系统电连接；
[0008]所述氢气子系统包括氢气供应装置、氢气循环装置、分水装置、水位监测装置和排水装置；
[0009]所述氢气供应装置与电堆连通，所述电堆反应后的产物经分水装置后分离为气体和水，气体部分经氢气循环装置进入电堆，水经水位监测装置和排水装置后进入尾排，所述空气子系统与尾排连通。
[0010]可选的，所述氢气循环装置，包括氢气循环泵、氢气引射器和排气阀。
[0011]可选的，所述空气子系统，包括空滤、空压机、中冷器、增湿器、进出口节气门和三通阀。
[0012]可选的，所述冷却子系统，包括水泵、节温器、PTC加热器和散热器，所述冷却液依次经水泵、节温器、PTC加热器和散热器进入电堆。
[0013]第二方面，本公开实施例还提供了一种基于燃料电池排水量的控制方法，使用第一方面任一所述的装置，包括：
[0014]根据水位监测装置的触发时间和分水装置的容积计算得到电堆阳极在单位时间内的排水量X；
[0015]获取各工况点下电堆阳极在单位时间内的正常排水量Y；
[0016]基于膜电极及电堆计算得到的电堆阳极排水量误差范围Z；
[0017]比较排水量Y与误差范围Z的和与排水量X的大小,基于排水量X和排水量Y得到排水量变化值,基于排水量变化值对空气子系统的空气压力或冷却子系统的冷却液温度进行调节，从而维持电堆内的水平衡。
[0018]可选的，所述比较排水量Y与误差范围Z的和与排水量X的大小,基于排水量X和排水量Y得到排水量变化值,基于排水量变化值对空气子系统的空气压力或冷却子系统的冷却液温度进行调节，从而维持电堆内的水平衡，包括：
[0019]当X＞Y+Z时，则进行差值运算得出排水量增加值S1；
[0020]根据S1值判断所需要升高的冷却液温度范围，基于升高的温度范围将冷却液升温至目标温度，完成堵水闭环调节。
[0021]可选的，所述基于温度范围将冷却液升温至目标温度，包括通过调节节温器和散热器，或者通过PTC加热器对冷却液进行升温。
[0022]可选的，所述比较排水量Y与误差范围Z的和与排水量X的大小,基于排水量X和排水量Y得到排水量变化值,基于排水量变化值对空气子系统的空气压力或冷却子系统的冷却液温度进行调节，从而维持电堆内的水平衡，包括：
[0023]当X＜Y
‑
Z时，则进行差值运算得出排水量减小值S2；
[0024]根据S2值判断所需要降低的冷却液温度范围，基于降低的温度范围将冷却液降温至目标温度。
[0025]可选的，所述基于降低的温度范围将冷却液降温至目标温度，包括：
[0026]通过调节节温器和散热器，将冷却液降温至目标温度。
[0027]可选的，所述根据S2值判断所需要降低的冷却液温度范围，基于降低的温度范围将冷却液降温至目标温度，包括：
[0028]若当前环境温度不能满足散热需求，根据S2值判断需要提升的空气压力，通过调节空压机和进出口节气门将空气压力提升至目标值。
[0029]本专利技术提供的基于燃料电池排水量的控制装置及控制方法，其中该基于燃料电池排水量的控制装置，通过设置水位监测装置监测膜内水含量，因水位监测装置监测的即时性，从而达到及时发现堆内水平衡异常并完成闭环调节的目的。
附图说明
[0030]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0031]图1为本公开实施例提供的基于燃料电池排水量的控制装置的原理框图；
[0032]图2为本公开实施例提供的基于燃料电池排水量的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0034]应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅
仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0035]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0036]还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0037]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0038]为了便于理解，如图1所示，本实施例公开了一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池排水量的控制装置，其特征在于，包括：氢气子系统、空气子系统、冷却子系统和控制模块；所述氢气子系统与电堆连通，所述空气子系统与电堆连通，所述冷却子系统与电堆连通，所述控制模块分别与氢气子系统、空气子系统、冷却子系统电连接；所述氢气子系统包括氢气供应装置、氢气循环装置、分水装置、水位监测装置和排水装置；所述氢气供应装置与电堆连通，所述电堆反应后的产物经分水装置后分离为气体和水，气体部分经氢气循环装置进入电堆，水经水位监测装置和排水装置后进入尾排，所述空气子系统与尾排连通。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池排水量的控制装置，其特征在于，所述氢气循环装置，包括氢气循环泵、氢气引射器和排气阀。3.根据权利要求1所述的基于燃料电池排水量的控制装置，其特征在于，所述空气子系统，包括空滤、空压机、中冷器、增湿器、进出口节气门和三通阀。4.根据权利要求1所述的基于燃料电池排水量的控制装置，其特征在于，所述冷却子系统，包括水泵、节温器、PTC加热器和散热器，所述冷却液依次经水泵、节温器、PTC加热器和散热器进入电堆。5.一种基于燃料电池排水量的控制方法，使用权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，包括：根据水位监测装置的触发时间和分水装置的容积计算得到电堆阳极在单位时间内的排水量X；获取各工况点下电堆阳极在单位时间内的正常排水量Y；基于膜电极及电堆计算得到的电堆阳极排水量误差范围Z；比较排水量Y与误差范围Z的和与排水量X的大小,基于排水量X和排水量Y得到排水量变化值,基于排水量变化值对空气子系统的空气压力或冷却子系统的冷却液温度进行调节，从而维持电堆内的水平衡。6.根据权利要求5所述的基于燃料电池排水量的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德新，苗佩宇，张潇丹，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：