[发明专利]一种燃料电池的控制系统及其方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域内的一种燃料电池控制系统及其方法，包括干路管路、湿路管路、加热器、质量流量控制器以及电池堆；干路管路与湿路管路连通为并联管路，加热器设置于并联管路的入口端，并联管路的出口端与电池堆连通；质量流量控制器包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器，第一质量流量控制器设置于干路管路的上游，第二质量流量控制器设置于湿路管路的上游；湿路管路中设置有用于气体增湿的增湿器，增湿器连通于第二质量流量控制器的下游。本发明通过将气体分为干、湿两路，控制两路的流量和温度，并且通过改变干、湿两路的气体流量，可以对气体湿度调节快速响应，解决了调节增湿罐温度所需时间长，消耗能量大的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体地，涉及一种燃料电池的控制系统及其方法。

背景技术

燃料电池测试平台一般包含空气供应子系统、氢气供应子系统、热管理子系统、控制子系统、电子负载以及测试系统等。其中的反应物气体，即空气和氢气的温度、湿度、流量和压力对燃料电池的输出性能有显著的影响。现有的燃料电池测试平台通常采用外增湿，即在燃料电池外将反应物气体增湿到所需的湿度，常用的技术包括鼓泡增湿、湿膜增湿、蒸气增湿、超声波增湿等。一旦需要对大功率燃料电池进行测试，测试平台采用鼓泡增湿效果差，能耗高；湿膜增湿效率低、噪声大；蒸汽式增湿器投资较高，运作费用较高，设计要求复杂；超声波增湿制造成本较高等。同时上述常用的增湿方式，一旦所需湿度变化，响应速度慢，几乎不能实现动态响应试验的要求。

经现有技术检索发现：中国发明专利公开号CN110600770A，公开了一种燃料电池加湿器测试系统，包括：干空气产生子系统、湿空气产生子系统、数据采集子系统和自动控制子系统；干空气产生子系统与待测加湿器的干空气入口连接；湿空气产生子系统的一端与待测加湿器的干空气出口连接，另一端与待测加湿器的湿空气入口通过管路连接，以形成回路；待测加湿器的湿空气出口连接外部大气；数据采集子系统分布设置在待测加湿器的干空气入口、干空气出口、湿空气入口和湿空气出口的管路上，并分别用于采集进入/离开待测加湿器的空气状态数据；自动控制子系统分别与干空气产生子系统、湿空气产生子系统和数据采集子系统相连接，并用于接收空气状态数据，以及控制干空气产生子系统和湿空气产生子系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种燃料电池控制系统及其方法。

根据本发明提供的一种燃料电池控制系统，包括干路管路、湿路管路、加热器、质量流量控制器以及电池堆；

所述干路管路与所述湿路管路连通为并联管路，所述加热器设置于所述并联管路的入口端，所述并联管路的出口端与所述电池堆连通；

所述质量流量控制器包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器，所述第一质量流量控制器设置于所述干路管路的上游，所述第二质量流量控制器设置于所述湿路管路的上游；

所述湿路管路中设置有用于气体增湿的增湿器，所述增湿器连通于所述第二质量流量控制器的下游。

一些实施方式中，气体经所述加热器加热后的温度高于预设温度5-8℃，所述预设温度指进入电池堆内的气体温度。

一些实施方式中，所述加热器上游设置有温度传感器S1，所述第一质量流量控制器下游设置有温度传感器S2，所述温度传感器S1与所述温度传感器S2用于实现所述加热器的功率控制。

一些实施方式中，位于所述增湿器下游的所述湿路管路中设置有温度传感器S3与压力传感器P1，所述温度传感器S3与所述压力传感器P1用于实现对所述增湿器温度与压力的控制。

一些实施方式中，所述电池堆上游管路中设置有温度传感器S4、压力传感器P2以及湿度传感器H1。

一些实施方式中，还包括背压阀，所述背压阀设置于所述电池堆的下游管路中。