本發(fā)明涉及燃料電池能量管理的，尤其是涉及一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、車載燃料電池系統(tǒng)的質(zhì)子交換膜的工作，需要一定的含水量。含水不足，則會導(dǎo)致燃料電池內(nèi)阻過大，發(fā)熱較高，效率低下；而含水量過大，又會導(dǎo)致“水淹”等癥狀。所以，燃料電池的陰極含水量的控制，對車載燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用安全來說較為重要。

2、經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前一般通過將旁通閥設(shè)置在燃料電池的陰極進氣端，此種設(shè)計在閥門開度變換時會直接導(dǎo)致進氣的氣體狀態(tài)出現(xiàn)波動，該波動會影響燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)進程，增加了燃料電池系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法和裝置，以緩解了燃料電池系統(tǒng)存在的應(yīng)用穩(wěn)定性較差的技術(shù)問題。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法，包括：

3、將燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量進行比較，判斷所述質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)；

4、若是，則根據(jù)所述質(zhì)子交換膜的含水量和所述燃料電池的入堆空氣濕度的對應(yīng)關(guān)系，確定所述目標濕度范圍的質(zhì)子交換膜對應(yīng)的入堆空氣目標濕度；

5、基于所述入堆空氣目標濕度，控制旁通閥的開度；其中，所述旁通閥設(shè)置在所述燃料電池的陰極出口處。

6、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，基于所述入堆空氣目標濕度，控制旁通閥的開度的步驟，包括：

7、基于所述入堆空氣目標濕度、增濕器的干側(cè)參數(shù)和濕側(cè)參數(shù)，計算所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量；其中，旁通空氣質(zhì)量為入堆空氣經(jīng)過所述增濕器的干側(cè)進入所述燃料電池的陰極后，在所述旁通閥的控制作用下從所述燃料電池的陰極排出的不經(jīng)所述增濕器的濕側(cè)的空氣質(zhì)量；

8、根據(jù)所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量，控制所述旁通閥的開度。

9、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，基于所述入堆空氣目標濕度、增濕器的干側(cè)參數(shù)和濕側(cè)參數(shù)，計算所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量的步驟，包括：

10、通過設(shè)置在所述燃料電池的陰極入口和陰極出口的傳感器，獲取所述增濕器的干側(cè)參數(shù)和濕側(cè)參數(shù)；其中，所述增濕器的干側(cè)與所述燃料電池的陰極入口相連接，所述增濕器的濕側(cè)與所述燃料電池的陰極出口相連接，所述干側(cè)參數(shù)包括燃料電池的陰極入口濕度、燃料電池的陰極入口溫度和壓力、干側(cè)飽和蒸氣壓和增濕器干側(cè)內(nèi)水蒸氣質(zhì)量流量和增濕器干側(cè)的體積，所述濕側(cè)參數(shù)包括濕側(cè)飽和蒸氣壓、濕側(cè)質(zhì)量流量和增濕器濕側(cè)內(nèi)水蒸氣質(zhì)量流量；

11、基于所述增濕器的干側(cè)參數(shù)和濕側(cè)參數(shù)，以及水蒸氣的氣體常數(shù)、陰極計量比、所述增濕器的干側(cè)和濕側(cè)的水傳遞效率，計算所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量。

12、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，根據(jù)所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量，控制所述旁通閥的開度的步驟，包括：

13、將所述旁通閥的開度劃分為預(yù)設(shè)數(shù)目的開度區(qū)間；

14、建立所述旁通閥不同的旁通空氣質(zhì)量與所述開度區(qū)間的映射關(guān)系；

15、基于所述映射關(guān)系和所述旁通閥當(dāng)前對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量，確定所述旁通閥的當(dāng)前開度。

16、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述方法還包括：

17、若所述質(zhì)子交換膜比目標工作狀態(tài)的濕度高或濕度低，則根據(jù)所述入堆空氣目標濕度和pid百分比，計算新的入堆空氣目標濕度；其中，所述pid百分比根據(jù)所述質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量的差值以及pi系數(shù)確定。

18、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述方法還包括：

19、在所述質(zhì)子交換膜比目標工作狀態(tài)的濕度高或濕度低的情況下，則根據(jù)所述新的入堆空氣目標濕度控制旁通閥的開度，并對計數(shù)器進行計數(shù)操作；

20、按照預(yù)設(shè)時間間隔再次判斷所述質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)；

21、若所述計數(shù)器連續(xù)濕度低進行計數(shù)操作的次數(shù)達到第一預(yù)設(shè)數(shù)值，則降低所述燃料電池系統(tǒng)的輸出功率；

22、若所述計數(shù)器連續(xù)濕度高進行計數(shù)操作的次數(shù)達到第二預(yù)設(shè)數(shù)值，則恢復(fù)所述燃料電池系統(tǒng)的輸出功率。

23、結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，在將燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量進行比較，判斷所述質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)的步驟之前，還包括：

24、根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的當(dāng)前輸出功率，確定所述燃料電池系統(tǒng)的質(zhì)子交換膜對應(yīng)的目標濕度范圍；

25、基于所述燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的歐姆阻抗，確定所述質(zhì)子交換膜的當(dāng)前含水量。

26、第二方面，本發(fā)明實施例還提供一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制裝置，包括：

27、判斷模塊，將燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量進行比較，判斷所述質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)；

28、確定模塊，若是，則根據(jù)所述質(zhì)子交換膜的含水量和所述燃料電池的入堆空氣濕度的對應(yīng)關(guān)系，確定所述目標濕度范圍的質(zhì)子交換膜對應(yīng)的入堆空氣目標濕度；

29、控制模塊，基于所述入堆空氣目標濕度，控制旁通閥的開度；其中，所述旁通閥設(shè)置在所述燃料電池的陰極出口處。

30、第三方面，實施例提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器，所述存儲器中存儲有可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述前述實施方式任一項所述的方法的步驟。

31、第四方面，實施例提供一種機器可讀存儲介質(zhì)，所述機器可讀存儲介質(zhì)存儲有機器可執(zhí)行指令，所述機器可執(zhí)行指令在被處理器調(diào)用和執(zhí)行時，機器可執(zhí)行指令促使處理器實現(xiàn)前述實施方式任一項所述的方法的步驟。

32、本發(fā)明實施例帶來了一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法和裝置，燃料電池的質(zhì)子交換膜目標工作狀態(tài)對應(yīng)的濕度的控制，通過經(jīng)增濕器增濕的入堆空氣從燃料電池陰極進入實現(xiàn)；當(dāng)前在燃料電池的陰極出口處設(shè)置旁通閥，通過對該旁通閥開度的調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)開度下陰極出口的濕度空氣進入旁通閥而不經(jīng)過增濕器的比例，進而控制增濕器的增濕效果，保證經(jīng)增濕器增濕的入堆空氣能夠?qū)|(zhì)子交換膜實現(xiàn)合理增濕，使得燃料電池的質(zhì)子交換膜穩(wěn)定地維持在目標濕度范圍，此時燃料電池能夠達到目標工作狀態(tài)，保證燃料電池應(yīng)用的可靠性。

33、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

34、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述入堆空氣目標濕度，控制旁通閥的開度的步驟，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述入堆空氣目標濕度、增濕器的干側(cè)參數(shù)和濕側(cè)參數(shù)，計算所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量的步驟，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述旁通閥對應(yīng)的旁通空氣質(zhì)量，控制所述旁通閥的開度的步驟，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在將燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量進行比較，判斷所述質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)的步驟之前，還包括：

8.一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并且能夠在所述處理器上運行的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，所述計算機程序被執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)的濕度控制方法和裝置，涉及燃料電池能量管理的技術(shù)領(lǐng)域，包括：將燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的質(zhì)子交換膜的目標濕度范圍和當(dāng)前含水量進行比較，判斷質(zhì)子交換膜是否處于目標工作狀態(tài)；若是，則根據(jù)質(zhì)子交換膜的含水量和燃料電池的入堆空氣濕度的對應(yīng)關(guān)系，確定目標濕度范圍的質(zhì)子交換膜對應(yīng)的入堆空氣目標濕度；基于入堆空氣目標濕度，控制旁通閥的開度；其中，旁通閥設(shè)置在燃料電池的陰極出口處，以緩解了燃料電池系統(tǒng)存在的應(yīng)用穩(wěn)定性較差的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：許宏基,趙晴
受保護的技術(shù)使用者：未勢能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22