燃料电池车电堆水管理方法技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池车电堆水管理方法，包括：对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力；当入堆空气湿度处于当前工况所需入堆空气湿度范围外时，计算将入堆空气湿度调节至当前工况所需入堆空气湿度范围区间所需的相应功耗，得到多个功耗，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围。达到使得电堆内部含水量合适的同时电堆输出性能最高的目的。同时电堆输出性能最高的目的。同时电堆输出性能最高的目的。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池车电堆水管理方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池车电堆水管理方法。

技术介绍

[0002]燃料电池车的电堆寿命和成本限制其发展，为了提高电堆耐久性，需要使其工作在最优状态，电堆内部水含量难以测量且受多方面因素影响，当电堆内部水量过多，阻塞气体流通，当电堆内部水量过少，会影响单片性能，阻抗增大，水量过多或过少都会造成电堆性能下降，为了使电堆工作在最优状态，需要对其内部水含量进行调节。现有技术尚未给出调节影响电堆水含量因素的先后顺序，在调节湿度的同时难以保证电堆最优的输出性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种燃料电池车电堆水管理方法，至少部分的解决现有技术中存在的当电堆内部水含量不适当造成电堆输出性能不佳的问题。
[0004]第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池车电堆水管理方法，包括：
[0005]对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力；
[0006]当入堆空气湿度处于当前工况所需入堆空气湿度范围外时，计算将入堆空气湿度调节至当前工况所需入堆空气湿度范围区间所需的相应功耗，得到多个功耗，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围。
[0007]可选的，所述对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力，包括：
[0008]基于电堆水平衡湿度特性曲线，得到电堆需求入堆氢气湿度的上下限值，从而得到的当前工况所需入堆氢气湿度范围。
[0009]可选的，所述对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力，包括：
[0010]当目前入堆氢气湿度大于电堆当前工况所需入堆氢气湿度上限，通过调节引射器入口压力直至该工况下所需最小引射器入口氢气压力，从而减少入堆氢气的湿度，当目前入堆氢气湿度小于电堆当前工况所需入堆氢气湿度下限，则通过调节引射器入口压力直至该工况下所需最大引射器入口氢气压力，从而增大入堆氢气的湿度。
[0011]可选的，所述当入堆空气湿度处于当前工况所需入堆空气湿度范围外时，计算将入堆空气湿度调节至当前工况所需入堆空气湿度范围区间所需的相应功耗，得到多个功耗，包括：计算调节水温水泵消耗的功率和调节空气流量或压力带来的空压机功耗。
[0012]可选的，调节水温水泵消耗的功率为：P
cool
＝C
p
*ρ*V
cool
*(T
out
―T
in
)；
[0013]其中，C
p
为冷却液比热容，ρ为冷却液密度，V
cool
为冷却液体积流量，T
out
、T
in
为电堆出口、入口冷却液温度。
[0014]可选的，调节空气流量或压力带来的空压机功耗为：可选的，调节空气流量或压力带来的空压机功耗为：
[0015]其中，C
pair
为空气比热容，T
cp
为空压机入口空气温度，为驱动电机效率，P
cpout
为空压机出口压力，P
cpin
为空压机入口压力，γ为空气比热比系数，m
cp
为空气质量流量。
[0016]可选的，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围，包括：
[0017]调节功耗小的参数，使得电堆输出功率最高，电堆输出功率P
stack
＝I*V―P
cool
―P
cp
，其中，I为电堆电流，V为电堆电压。
[0018]可选的，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围，包括：
[0019]当调节水温水泵消耗的功率最小时，则调节水温，当目前空气入堆湿度小于电堆当前工况所需入堆空气湿度下限，则降低水温至该工况下所需最低水温，当目前空气入堆湿度大于电堆当前工况所需入堆空气湿度上限，则升高水温至该工况下所需最高水温。
[0020]可选的，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围，包括：
[0021]当调节空气流量带来的空压机功耗最小时，则调节流量，当目前空气入堆湿度小于电堆当前工况所需入堆空气湿度下，则降低流量至该工况下所需最低流量，当目前空气入堆湿度大于电堆当前工况所需入堆空气湿度上限，则升高流量至该工况下所需最高流量。
[0022]可选的，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围，包括：
[0023]当调节空气压力带来的空压机功耗最小时，当目前空气入堆湿度小于电堆当前工况所需入堆空气湿度下限，则升高压力至该工况下所需最高压力，当目前空气入堆湿度大于电堆当前工况所需入堆空气湿度上限，则降低压力至该工况下所需最低压力。
[0024]本专利技术提供的燃料电池车电堆水管理方法，通过调节引射回流压力调节入堆氢气湿度，调节入堆空气湿度时，优先调节功耗小的参数至当前工况所需该参数。当电堆内部水含量过多或过少时，确定影响因素的调节顺序。从而达到使得电堆内部含水量合适的同时电堆输出性能最高的目的。
附图说明
[0025]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。
[0026]图1为本公开实施例提供的电堆空气路、水路和氢气路的结构原理图；
[0027]图2为本公开实施例提供电堆控制的电气原理框图；
[0028]图3为本公开实施例提供燃料电池车电堆水管理方法的流程图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0030]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。
[0031]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】
1.一种燃料电池车电堆水管理方法，其特征在于，包括：对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力；当入堆空气湿度处于当前工况所需入堆空气湿度范围外时，计算将入堆空气湿度调节至当前工况所需入堆空气湿度范围区间所需的相应功耗，得到多个功耗，比较多个功耗大小，调节功耗小的参数至当前工况所需入堆空气湿度范围。2.根据权利要求1所述的燃料电池车电堆水管理方法，其特征在于，所述对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力，包括：基于电堆水平衡湿度特性曲线，得到电堆需求入堆氢气湿度的上下限值，从而得到的当前工况所需入堆氢气湿度范围。3.根据权利要求2所述的燃料电池车电堆水管理方法，其特征在于，所述对当前入堆氢气湿度进行判断，当前入堆氢气湿度处于当前工况所需入堆氢气湿度范围外时，调节引射回流压力至当前工况所需引射器入口氢气压力，包括：当目前入堆氢气湿度大于电堆当前工况所需入堆氢气湿度上限，通过调节引射器入口压力直至该工况下所需最小引射器入口氢气压力，从而减少入堆氢气的湿度，当目前入堆氢气湿度小于电堆当前工况所需入堆氢气湿度下限，则通过调节引射器入口压力直至该工况下所需最大引射器入口氢气压力，从而增大入堆氢气的湿度。4.根据权利要求1所述的燃料电池车电堆水管理方法，其特征在于，所述当入堆空气湿度处于当前工况所需入堆空气湿度范围外时，计算将入堆空气湿度调节至当前工况所需入堆空气湿度范围区间所需的相应功耗，得到多个功耗，包括：计算调节水温水泵消耗的功率和调节空气流量或压力带来的空压机功耗。5.根据权利要求4所述的燃料电池车电堆水管理方法，其特征在于，调节水温水泵消耗的功率为：P
cool
＝C
p
*ρ*V
cool
*(T
out
―T
in
)；其中，C
p
为冷却液比热容，ρ为冷却液密度，V
cool
为冷却液体积流量，T
out
、T
in

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉兰，刘佳奇，赵兴旺，周宝，
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：