[发明专利]一种质子交换膜燃料电池水平衡系统及控制方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池水平衡系统，燃料电池本体、阳极进气单元和阴极进气单元；所述阳极进气单元连接在所述燃料电池本体的阳极，以向所述燃料电池本体氢气；所述阴极进气单元连接在所述燃料电池本体的阴极，以向所述燃料电池本体的阴极供应空气；

其特征在于：所述阳极进气单元上设有第一加湿器，所述第一加湿器用于给所述阳极进气单元内的氢气加湿；

所述阴极进气单元上设有第二加湿器，所述第二加湿器用于给所述阴极进气单元内的空气加湿；

所述燃料电池本体内设有第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器用于检测进入所述燃料电池本体的氢气的湿度；所述第二湿度传感器用于检测进入所述燃料电池本体的空气的湿度；

还包括状态预警单元和水平衡控制单元；

所述水平衡控制单元与所述第一加湿器、所述第二加湿器、所述第一湿度传感器、第二湿度传感器和状态预警单元电连接；

所述状态预警单元用于对所述燃料电池本体内的水平衡状态进行预警；所述水平衡控制单元用根据所述预警单元输出的预警结果，控制所述第一加湿器和第二加湿器的加湿量。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池水平衡系统，其特征在于：所述燃料电池本体内还设有第三湿度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量计、第二流量计、第三流量计和电流传感器；

所述第三湿度传感器用于检测所述燃料电池本体的空气出口处的湿度；

所述第一压力传感器用于检测所述燃料电池本体阳极内的氢气压力；

所述第二压力传感器用于检测所述燃料电池本体阴极内的空气压力；

所述第一流量计用于检测进入所述燃料电池本体的氢气进口的氢气流量；

所述第二流量计用于检测进入所述燃料电池本体的空气进口的空气流量；

所述第三流量计用于检测从所述燃料电池本体的空气出口排出的空气流量；

所述电流传感器用于检测所述燃料电池本体的电流；

所述状态预警单元分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流量计、所述第二流量计和所述电流传感器电连接；

所述状态预警单元根据所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流量计、所述第二流量计、所述第一湿度传感器、所述第二湿度传感器和所述第三湿度传感器，对所述燃料电池本体的水平衡状态进行预警，并将预警结果输出到所述水平衡控制单元。

3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池水平衡系统，其特征在于：所述状态预警单元用于计算所述燃料电池本体内的水量和水量变化率、阳极和阴极的水量比例以及水量比例变化率；根据所述燃料电池本体内的水量、水量变化率、水量比例及水量比例变化率对水平衡状态进行预警。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池水平衡系统，其特征在于：所述状态预警单元根据进入燃料电池本体的水量在工作时长上的积分、排出燃料电池的水量在工作时长上的积分、燃料电池在工作时产生水的速度在工作时长上的积分，计算燃料电池内的水量。

5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池水平衡系统，其特征在于：所述燃料电池本体内的水量通过以下公式计算，

其中，W_t为燃料电池中的水量，ρ₁为第一湿度传感器的检测结果，Q₁为第一流量计检测结果，ρ₂为第二湿度传感器的检测结果，Q₂为第二流量计检测结果，ρ₃为第三湿度传感器的检测结果，Q₃为第三流量计的检测结果；c为常系数，I为电流传感器的检测结果。